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Nanogeneratoren: Kraftwerke im Nanoreich

Milliardstel Meter große Generatoren könnten Nanosysteme kontinuierlich mit Strom versorgen, indem sie Energie aus ihrer Umgebung gewinnen, sei es aus Schallwellen, den Vibrationen einer Straße oder dem Strömen des Bluts im Körper. Damit würden neuartige Biosensoren und Nanoroboter für lange Zeit autark.
Der Uhrmacher, der in den 1920er Jahren die erste automatische Armbanduhr baute, hatte eine großartige Idee: Er »erntete« die zum Aufziehen der Feder nötige mechanische Energie aus den Armbewegungen des Trägers der Uhr. Die Faszination dieses Verfahrens wirkt heute noch fort. Mittlerweile haben wir begonnen, Nanogeneratoren zu entwickeln: extrem kleine Geräte in der Größenordnung von milliardstel Metern, die ebenfalls Energie aus ihrer Umwelt beziehen, sie in elektrische Energie umwandeln und damit winzige Nanomaschinen versorgen.

Sie könnten sich als äußerst nützlich für den kabel- und batterielosen Betrieb vielfältiger Nanosysteme erweisen. Beispielsweise sind nun implantierbare Biosensoren denkbar, die kontinuierlich den Blutzuckerspiegel von Patienten überprüfen, oder autarke Spannungssensoren, die Bauwerke wie zum Beispiel Brücken überwachen. Auch Sensoren für Umweltgifte könnten künftig ohne Batterien auskommen. Das Einsatzfeld solcher Geräte ist riesig.

Zukünftige Nanoroboter, mikroelektromechanische Systeme (MEMS), Überwachungsanlagen für öffentliche Räume und natürlich tragbare elektronische Geräte – sie alle sind auf Autarkie bei der Energieversorgung angewiesen. Wahrscheinlich würden die winzigen Generatoren auch...

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