Licht steuert treppensteigenden Roboter

Innovation von Wissenschaftlern der Inha University nutzt für Fortbewegung molekulare Schalter

So bewegt sich der Roboter in verschiedenen Umgebungen (Bild: eng.inha.ac.kr)

Incheon (pte003/27.10.2021/06:10)

Ein weicher Roboter, der – allerdings winzige – Treppen steigen kann, ist die jüngste Attraktion an der Inha University https://eng.inha.ac.kr/ im südkoreanischen Incheon. Er besteht im wesentlichen aus einem kristallinen Material auf Azobenzol-Basis, das sich bewegt, wenn es mit Licht bestrahlt wird, das es absorbiert. Die so aufgenommene Energie äußert sich in einer mechanischen Bewegung.

[b]Die ersten Roboter konnten nur kriechen[b]

Auf die Idee, derartige Roboter zu bauen, sind auch andere schon gekommen. Die ersten bewegten sich kriechend fort, was wegen der Reibung mit dem Untergrund nicht sonderlich effektiv war. Besser klappte es schon mit neueren Typen, die sich ähnlich wie ein Rad bewegten. Das reduzierte den Widerstand. Doch Treppen steigen konnten sie alle nicht.

Der Roboter hat die Form einer Helix, ist also spiralförmig. Der Durchmesser der Spirale lässt sich lichtinduziert ändern. Er kann sich gewissermaßen auf die Hinterbeine setzen, die er natürlich nicht hat, und seinen ebenso wenig existierenden Kopf emporrecken, sodass er die nächste Treppenstufe erreicht. Er stemmt sich gewissermaßen in die Höhe.

[b]Eine Zehntel Körperlänge pro Sekunde[/b]

Bei einem Gewicht von 0,2 Milligramm schafft er eine Geschwindigkeit von 0,1 Körperlängen pro Sekunde. In der Ebene jedenfalls. Beim Treppensteigen ist er langsamer. Die Forscher testeten sieben molekulare Schalter, um molekulare Ausrichtung und Vernetzungsdichte als flüssigkristalline Polymere zu programmieren. Die meisten früheren Arbeiten kontrollierten die Vernetzungsdichte von Polymeren durch eine unvollständige Aushärtung oder Zugabe von nicht vernetzbaren Monomeren. Diese Strategien erhöhen jedoch die Zahl von Molekülen, die lichtgenerierten Stress molekularer Schalter nicht übertragen können. Durch die Variation der molekularen Länge molekularer Schalter konnten die Forscher die Vernetzungsdichte steuern, ohne die Zahl der inaktiven Moleküle zu erhöhen. Damit gelang es ihnen, die Bewegungsfähigkeit zu erhöhen.

[b]Geeignet als Medikamenten-Taxi[/b]

Die winzigen Roboter können möglicherweise genutzt werden, um Medikamente zum Wirkort zu bringen, vielleicht sogar zum Speichern von Daten mit Hilfe von Lichtblitzen.

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