Mikro-Zöpfe: Clevere Maschine könnte Mobilfunk deutlich verbessern

Um die Antennen der Zukunft herstellen zu können, müssen kleinere Objekte bewegt werden können, als in aktuellen Produktionsprozessen möglich. Jetzt wurde eine Maschine vorgestellt, die die Oberflächenspannung von Wasser nutzt, um feinste Antennen zu flechten.

Davon könnte der Mobilfunkempfang der Zukunft profitieren

Egal ob im Mobilfunknetz oder im heimischen Netzwerk: Antennen und deren Platzierung und Aufbau sind für den Empfang der wichtigste Faktor. Um die immer höheren Frequenzbereiche nutzen zu können, müssen für die nächste Generation von Smartphones und anderen drahtlosen Geräten hier ganz neue Techniken zur Herstellung dieser Empfangshardware entwickelt werden. Ein aktueller Ansatz: Werden kleinste Fäden verflochten, sind Antennen möglich, die auch noch bei Frequenzen von Dutzenden von Gigahertz ihren Dienst tun. Das Problem: Bisher gibt es für diese "Mikro-Zöpfe" keine industrielle Fertigungstechnik.


Wie jetzt TechXplorer schreibt, verfolgt genau hier ein Team von Forschern der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) einen spannenden, vielversprechenden und erstaunlich einfachen Ansatz. So ist es gelungen, eine Maschine zu entwickeln, die die Oberflächenspannung von Wasser nutzt, um mikroskopische Objekte zu greifen und zu manipulieren - also genau die Eigenschaften, die für die nanoskopische Fertigung nötig sind.


Statt hochkomplexer Hardware ist für den Ansatz außerdem nur Technik nötig, die schon heute frei verfügbar ist: "Im Gegensatz zu anderen Methoden der Mikromanipulation, wie z. B. Laserpinzetten, lassen sich unsere Maschinen leicht herstellen. Wir verwenden einen Wassertank und einen 3D-Drucker, wie es sie in vielen öffentlichen Bibliotheken gibt", so Vinothan Manoharan, Professor für Physik am SEAS und Hauptautor der Studie.

Es funktioniert erstaunlich gut

Zunächst nutzt das Team den 3D-Druck, um eine kleine Kassette zu erstellen, die von feinen Kanälen durchzogen ist, die sich verengen und erweitern. Einmal mit Wasser gefüllt, platzieren die Forscher millimetergroße Kunststoffschwimmer in diesen Kanälen. Die Oberflächenspannung sorgt dafür, dass diese Schwimmer immer versuchen, den größtmöglichen Abstand zu den Wänden zu halten. Mit einer Steuerung des Wasserstandes werden so gezielte Bewegungen möglich.

"Es war ein Moment der Freude, als wir bei unserem ersten Versuch zwei Fasern nur mit einem Stück Plastik, einem Wassertank und einer Bühne, die sich auf und ab bewegt, bewegen konnten", so Maya Faaborg, Mitautorin der Studie. Im nächsten Schritt wurde der Aufbau für das Flechten von drei Kevlar-Strängen optimiert, die an den Schwimmern angebracht sind. Das Ergebnis: Ein Zopf aus Faser, die in etwa 10-mal kleiner als ein einzelnes menschliches Haar sind. Antenne, Maschine, Antennen, Zopf, Kevlar, Geflochten Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences