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Robotik: Mini-Roboter schwimmt wie ein Spermium

Motoren für Nano-Roboter zu bauen ist nicht einfach. Forscher lassen sich deshalb von biologischen Strukturen inspirieren.
Spermium dringt in Eizelle einLaden...

Nur ein drittel Millimeter lang ist ein spermienförmiger Roboter-Prototyp, der sich durch den Schlag seines Schwanzes fortbewegt. Angetrieben wird er durch ein schwaches magnetisches Wechselfeld, das den mit einer magnetischen Legierung verzierten Kopf des Roboters vibrieren lässt. Dadurch schlägt der lange Schwanz des Konstrukts aus und treibt die gesamte Maschine vorwärts. Das Kunstspermium kann auch die Richtung wechseln – die Forscher um Islam Khalil von der Deutschen Universität in Kairo schwenkten das Magnetfeld in die gewünschte Richtung und lenkten so ihr Konstrukt gezielt an vorgegebene Punkte.

Das Robo-SpermiumLaden...
Das Robo-Spermium | "MagnetoSperm" nennt das Team um Khalil seinen flexiblen Kunststoffroboter. Der Kopf ist 40 Mikrometer lang (a) und etwa 30 Mikrometer breit (b), der Schwanz misst weitere 280 Mikrometer.

Das künstliche Spermium ist ziemlich genau ein drittel Millimeter lang und besteht aus flexiblem Kunststoff. Auf den Kopf am Vorderende trugen die Forscher durch Gasphasenabscheidung eine magnetische Nickel-Kobalt-Legierung auf. Schon ein sehr schwaches oszillierendes Magnetfeld reicht aus, um den Kopf des Spermiums zum Vibrieren zu bringen und den Antrieb zu starten. Der Roboter legt in Höchstgeschwindigkeit etwa eine halbe Körperlänge pro Sekunde zurück – echte Spermien sind etwa eine Größenordnung schneller. Dafür konnten die Forscher seine Schwimmgeschwindigkeit über einen weiten Bereich stufenlos regulieren, einfach indem sie die Frequenz des Magnetfelds veränderten.

Dadurch, dass Antrieb und Steuerung außerhalb des Geräts untergebracht sind, kann ein solcher Roboter weitaus weniger komplex sein als einer mit eingebautem Motor. Entsprechend hofft das Team um Khalil, das Prinzip auch auf viel kleinere Maschinen auszudehnen.

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