Autonome Roboter, kleiner als ein Salzkorn!

Ingenieure haben die Grenzen des Machbaren erweitert, indem sie Roboter entwickelt haben, die nur etwa 0,02 cm x 0,03 cm x 0,005 cm (200 x 300 x 50 Mikrometer) messen. Diese Maschinen sind kleiner als ein Salzkorn und arbeiten auf der Ebene biologischer Mikroorganismen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten in Medizin und Industrie.

Auf mikroskopischer Ebene wirken physikalische Kräfte wie Strömungswiderstand und Viskosität extrem stark. Anstelle herkömmlicher Beine oder Flossen nutzen diese Roboter elektrische Felder, um Ionen in der umgebenden Flüssigkeit zu manipulieren. Die Ionen schieben dann Wassermoleküle weg, wodurch der Roboter mit einer Geschwindigkeit von einer Körperlänge pro Sekunde schwimmen kann. Da das System keine beweglichen Teile besitzt, sind die Roboter extrem robust.

Die größte Herausforderung bestand darin, Prozessor, Speicher, Sensoren und Solarzellen auf so kleinem Raum unterzubringen. Die Solarzellen bedecken fast den gesamten Roboter, erzeugen aber nur 75 Nanowatt Leistung – das ist mehr als 100.000 Mal weniger als eine Smartwatch verbraucht. Um den Betrieb der Roboter mit so wenig Energie zu ermöglichen, wurden hocheffiziente Schaltkreise entwickelt, die den Verbrauch um mehr als das Tausendfache reduzieren.

Die Roboter sind mit Sensoren ausgestattet, die die Temperatur mit einer Genauigkeit von bis zu 0,33 °C messen. Sie übermitteln ihre Ergebnisse auf einzigartige Weise: durch kleine, rhythmische Bewegungen oder „Tänze“, die Forscher unter einem Mikroskop beobachten und anschließend entschlüsseln. Diese Methode erinnert an die Kommunikation von Bienen im Bienenstock.

Diese Roboter bilden die Grundlage für eine Zukunft, in der mikroskopische Maschinen den Gesundheitszustand einzelner Zellen im menschlichen Körper überwachen oder beim Bau komplexer Nanotechnologie-Geräte helfen könnten.