Forschung -

Kleinster mikroelektronischer Roboter der Welt

Ein internationales Forschungsteam hat einen mikroelektronischen Roboter entwickelt, der kabellos mit Energie versorgt werden kann, fernsteuerbar und voll manövrierfähig ist sowie über eine Aktorik verfügt. Damit legt er eine wesentliche Grundlage für den zukünftigen Einsatz von autonom arbeitenden Mikrorobotern im biomedizinischen Sektor.

Unter der Leitung von Oliver G. Schmidt, Inhaber der Professur Materialsysteme der Nanoelektronik an der Technischen Universität Chemnitz, haben Forscherinnen und Forscher einen mikroelektronischen Roboter entwickelt, der durch einen Zwillingsdüsenjet angetrieben und gesteuert wird. Er ist 0,8 x 0,8 x 0,14 mm³ groß, mechanisch sehr flexibel, beweglich und mit diversen Funktionen ausgerüstet. An dem Projekt waren neben der TU Chemnitz das IFW Dresden, die Chinesische Akademie der Wissenschaften Changchun und die Technische Universität Dresden beteiligt.

Ein besonderer Aspekt der Entwicklung ist die Bereitstellung von elektrischer Energie an Bord. Das System ist zudem in wässriger Lösung manövrierfähig und lässt sich fernsteuern. Darüber hinaus verfügt es über eine Lichtquelle und einen kleinen Greifarm, die kabellos mit Energie versorgt werden können. Denkbar ist so der Einsatz von biomedizinischen Sensoren und Aktoren – etwa für das gezielte Verabreichen von Medikamenten oder die Diagnose von Krankheiten direkt im Organismus.

Die Antriebseinheit besteht aus aufgerollten Mikroröhrchen, die Schub durch den druckhaften Ausstoß von Sauerstoffbläschen erzeugen. Diesen Vorgang konnten die Forscherinnen und Forscher in einem der beiden Mikroröhrchen thermisch kontrollieren und so den Roboter in verschiedene Richtungen steuern.

Das komplette mikroelek­tronische System fertigten die Forscherinnen und Forscher in einer Kombination aus Nanomembranen auf Polymerbasis. Die Konstruktion ist mechanisch hochflexibel und ermöglicht die Aufnahme elektronischer Komponenten und steuerbarer Aktoren. Letzte bestehen aus einer dünnen Schicht eines temperaturempfindlichen Polymers, die sich mittels lokal justierbarer Erhöhung oder Verringerung der Temperatur schließt und öffnet, um kleinste Objekte zu greifen und wieder loszulassen. Das System für die drahtlose Energieübertragung aus externem Transmitter und integrierter Empfangsantenne arbeitet nach dem Prinzip der Induktion.

Da aktuell für den Antrieb unter anderem Wasserstoffperoxid notwendig ist, kann das System in dieser Laborkonfiguration noch nicht im menschlichen Körper eingesetzt werden. Eine Weiterentwicklung ist dafür nötig, der sich das Forschungsteam in einem nächsten Schritt widmen wird.

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