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Tanzende Nanoboter

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Die beiden Miniaturroboter bewegen sich koordiniert auf der winzigen "Tanzfläche".
Amerikanische Forscher haben mikroskopisch kleine Roboter hergestellt, die sich selbstständig in Formationen anordnen und gezielt fortbewegen können. Die Wissenschaftler um Bruce Donald von der Duke-Universität in Durham ließen die nur Bruchteile von Millimetern großen Maschinen beispielsweise Pirouetten drehen (siehe Video unten) ? auf einer Tanzfläche, die nur einen Millimeter breit war. Außerdem ordneten sich fünf der Miniroboter selbstständig in einer Weise auf einer Fläche an, wie es die Wissenschaftler zuvor geplant hatten. Donald und seine Kollegen stellten ihre Ergebnisse auf einer Konferenz für Mikrosysteme auf Hilton Head Island vor.

Die winzigen Roboter sehen von oben betrachtet aus wie kleine Pfannenwender, die sich um einen Punkt am Ende ihres Griffs drehen. Ihre lange Seite ist einen Viertel Millimeter lang, und ihre Höhe liegt bei nur einem Hundertstel Millimeter. Laut Donald sind sie damit fast 100-mal kleiner und viel leichter als alle vorherigen Miniaturroboter. Ihre Energie beziehen sie aus der Oberfläche, auf der sie sich bewegen ? hier legten die Wissenschaftler eine elektrische Spannung an.

Unterschiedliche Bewegungen der Roboter beruhten auf geringfügig abweichenden Bauweisen, etwa in der Festigkeit oder der Größe der Bauteile. Dadurch können sich die Maschinen in einer Weise anordnen, die zuvor mathematisch berechnet worden war, und sich etwa in engen Ansammlungen zusammenfinden. „Ursprünglich wollten wir eine Art Auto bauen, das in mikroskopischen Dimensionen fahren kann“, sagt Donald, „Stattdessen haben wir nun den ersten mikroskopischen Verkehrsstau erzeugt.“ Die kleinen Roboter-Ansammlungen könnten später gemeinsam komplexere Aufgaben übernehmen, sagen die Wissenschaftler.

Die geringe Größe der Roboter ist möglich, da keine Kabel von außen an ihnen angebracht sind, wodurch sie sich ungehindert fortbewegen können. Eingesetzt werden könnten die Winzlinge etwa auf Biochips, auf denen ein miniaturisiertes Labor untergebracht ist. In diesem könnten sich die Roboter umherbewegen.

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Frühere Versionen der Roboter von Donald ahmten die Funktion der sogenannten Flimmerhärchen nach. Diese kleinen künstlich aus Silizium hergestellten Härchen wurden eng nebeneinander platziert. Sie konnten kleine Objekte auf ihrer Oberfläche transportieren, ähnlich dem Sänger einer Band, der bei einem Konzert manchmal auf den Schultern des Publikums fortgetragen wird.

Beitrag von Bruce Donald (Duke-Universität, Durham) auf der Konferenz „Hilton Head Workshop on Solid State Sensors, Actuators and Microsystems“ ddp/wissenschaft.de ? Michael Böddeker
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