Ein Antrieb für nanokleine Roboter

Wie bringt man winzig kleine Nanoroboter dazu, sich dorthin zu bewegen, wo sie ihre Aufgabe verrichten sollen?

Visualisierung eines Nanoroboters

Gerade so wird sich ein Nanoroboter, der beispielsweise ein Medikament transportiert, im Körper eben nicht bewegen können: Seine Gliedmassen wären dafür viel zu zerbrechlich. Stattdessen nimmt man sich bei der Konstruktion das Bakterium zum Vorbild, das hier gejagt wird: einen stäbchenförmigen Körper mit Flagellum. Bild: CanStockPhoto

Nanoroboter sollen in Zukunft gezielt an bestimmte Stellen im Körper geführt werden können, um zum Beispiel Medikamente abzugeben, blockierte Blutgefässe zu befreien, Ablagerungen von der Netzhaut zu lösen oder Proben für die Diagnose zu nehmen. Dabei stellt sich nicht nur die Frage, wie die Roboter die richtige Stelle erkennen, sondern auch, wie sie diese Stelle überhaupt erreichen können. Im Nanokosmos verhält sich nämlich vieles anders, als wir es gewohnt sind. Ein Bakterium, das sich seinen Weg durch eine Flüssigkeit wie Blut bahnt, flutscht nicht einfach so durch, sondern muss sich aktiv durch eine für es zähflüssige Masse kämpfen – ähnlich als würde ein Mensch versuchen, durch Honig oder Teer zu laufen. Damit ein Nanoroboter nicht auf der Strecke bleibt, braucht er also einen Nanoantrieb, einen Motor in Miniformat sozusagen.

Um dieses Problem zu lösen, haben sich Forschende an der Natur orientiert, genauer am Flagellum, dem Fortbewegungsapparat mancher Bakterien. Ein Flagellum kann man sich wie einen am Bakterium verankerten Korkenzieher vorstellen, der sich um seine Längsachse dreht und mit dem sich das Bakterium vorwärts schiebt oder zieht.

Die Forschenden haben, nach dem Vorbild des Flagellums, einen Mikroroboter gebaut, der aus einem magnetischen Kopf und einem spiralförmigen Schwanz besteht. Mithilfe eines von aussen angebrachten Magnetfelds lässt sich die Rotationsrichtung und -geschwindigkeit der Spirale und damit die Fortbewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des Mikroroboters kontrolliert steuern.

Dass der Roboter nicht nur über den magnetischen Kopf bewegt wird, sondern auch den rotierenden Schwanz für den Antrieb benötigt, liegt daran, dass die magnetischen Eigenschaften so kleiner Gegenstände zu schwach sind, als dass sie bloss mit Magnetkräften bewegt werden könnten.

Text: SATW / Alexandra Rosakis
Quelle: Technoscope 3/17: Roboter für Menschen. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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