Bahnbrechendes Gewusel: Mikrobots für Einsatz im echten Leben reif

Winzig kleine Maschinen, die sich und ihre Umgebung intelligent "verstehen" und physikalische und chemische Gesetze zunutze machen: Mit diesem Ansatz hat ein Team aus Wissenschaftlern jetzt Mikroroboter entwickelt, die sich erstaunlich agil zeigen.

Roboter von mikroskopischer Größe leisten echte Arbeit

In normalen Größenskalen sind wir es gewohnt, Materie mithilfe von Maschinen zu bewegen und umzuformen. Die Regeln, die für diese Welt gelten, lassen sich aber nicht einfach auf immer kleinere Prozesse übertragen. Die gezielte Steuerung von Robotern im Mikro- und Nanometerbereich ist eine Idee, die großes Potenzial birgt - unter anderem für den gezielten Transport von Medikamenten im Körper oder dem Aufbau von völlig neuen Materialien aus sogenannten Kolloiden, in einer Flüssigkeit suspendierten Bausteinen. Ein Team von der University of Pennsylvania hat nach Jahren der Forschung jetzt erstaunliche Ergebnisse über die Welt der Mikroroboter veröffentlicht.


In einer jüngst in der Zeitschrift Advanced Functional Materials publizierten Studie, über die Techxplore berichtet, beschreibt das Forscherteam einen vierarmigen Mikroroboter mit magnetischer Steuerung. Der ist in der Lage, in einer Flüssigkeit zu schwimmen, Ladungen zu transportieren und Partikel aktiv umzuformen. Die wichtigste Grundüberlegung: In diesen Größenordnungen ist der Einfluss der Moleküle in der Umgebung von Objekten sehr stark. Für das Team war die Herausforderung, ihre Mikroroboter so zu konstruieren, dass sie diese physikalischen und chemischen Gesetze "intelligent" verstehen und nutzen können. Der Roboter kann Partikel an seine Kanten ziehen und sie dann präzise absetzen Wie die Forscher in einem eindrucksvollen Test zeigen, kann der Mikroroboter, gesteuert durch ein externes Magnetfeld, diese "physikalische Intelligenz" nutzen, um Mikroteilchen als Fracht aufzunehmen. "Dann schwimmt es auf eine strukturierte Oberfläche zu und schüttelt sie dort ab", so das Team. "Die Rillen im Oberflächenmaterial haben die perfekte Größe, um das Teilchen anzuziehen und festzuhalten." Genau in dieser präzise genutzten "physikalischen Interaktionen der Medien" liege der Schlüssel zu Robotersystemen, die Aufgaben sozusagen auf indirekte Weise erfüllen können.

Jetzt geht es in die echte Welt

Die vielversprechenden Ergebnisse lassen das Team im nächsten Schritt an reale Anwendung denken. Dabei ist die Anwendung in vielen Bereichen vielversprechend. "Wir freuen uns, dass die jahrelange Arbeit nun Früchte trägt", so Studienleiterin Kathleen Stebe. "Wir stehen jetzt an der Schwelle zu echten Anwendungen und sind bereit, sie zu erforschen."

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