Der mikrolektronische Roboter ist 0.8 mm lang, 0,8 mm breit und 0.14 mm hoch. Zum Vergleich: Ein 1-Cent-Stück hat einen Durchmesser von rund 16 mm. Der Mikro-Roboter ist mechanisch extrem flexibel, beweglich und mit diversen Funktionen ausgerüstet. An dem Projekt waren neben der TU Chemnitz und dem IFW Dresden die Chinesische Akademie der Wissenschaften Changchun und die Technische Universität Dresden beteiligt.
Ein besonderer Aspekt der Entwicklung ist die Bereitstellung von elektrischer Energie an Bord, die es dem hochflexiblen Mikro-Roboter erlaubt, verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Das System ist zudem in hohem Maße manövrierfähig in wässriger Lösung und lässt sich fernsteuern.
Darüber hinaus verfügt der Roboter über eine Lichtquelle und einen kleinen Greifarm, die kabellos mit Energie versorgt werden können. Denkbar ist so der Einsatz von biomedizinischen Sensoren und Aktoren, die Anwendungen in den Bereichen der Mikro-Robotik und Medizintechnik ermöglichen.
Beispiele hierfür sind das gezielte Verabreichen von Medikamenten oder die Diagnose von Krankheiten direkt im Organismus. Die Ergebnisse und Funktionsmöglichkeiten des Systems sind von so hoher Relevanz, dass sie als Titel der aktuellen Ausgabe von Nature Electronics erscheinen.
Dabei war das Ziel, die Entwicklung eines vollständig kontrollier- und steuerbaren mikroelektronischen Roboters, lange Zeit Science Fiction – bis jetzt. Zwar gibt es mittlerweile chemisch angetriebene Mikromotoren, die in ersten medizinischen Studien in den USA auf ihre Tauglichkeit zur Heilung bestimmter Krankheiten getestet werden, allerdings handelt es sich dabei um sehr einfache Systeme, die weder über elektrische Energie noch über mikroelektronische Einheiten an Bord verfügen.
Eine gezielte Kontrolle und Steuerung der Mikroroboter ist somit nicht möglich. Das ist bei dem von Oliver G. Schmidt und seinem Team entwickelten System anders – dabei basiert es auf einer neun Jahre alten Idee. "Vor fast zehn Jahren habe ich mit meinem damaligen Team die Idee formuliert, winzige chemische Düsenantriebe mit mikroelektronischen Komponenten zu verbinden, um damit zwei Fachrichtungen zusammenzuführen, die bis dahin nur wenig gemeinsam hatten. Es ist wunderbar zu sehen, dass diese Idee durch die technologische Innovationskraft meines Doktoranden Vineeth Kumar Bandari und das außergewöhnliche wissenschaftliche Engagement von Dr. Feng Zhu nun in einer ersten vereinfachten Form experimentell realisiert werden konnte", sagt Schmidt erfreut.
Das komplette mikroelektronische System fertigten die Forscherinnen und Forscher aus einer Kombination aus Nano-Membranen auf Polymer-Basis an, die mit ihren Materialeigenschaften ihresgleichen sucht und in dieser Kombination eine wesentliche Rolle spielt. Die Konstruktion ist mechanisch hochflexibel und ermöglicht die Aufnahme elektronischer Komponenten und steuerbarer Aktuatoren.
Mit ihrer bahnbrechenden Arbeit zur Fertigung des kleinsten mikroelektronischen Roboters, der kabellos mit Energie versorgt werden kann, fernsteuerbar und voll manövrierfähig ist sowie über eine Aktorik verfügt, legen die Forscherinnen und Forscher um Prof. Oliver G. Schmidt eine wesentliche Grundlage für den zukünftigen Einsatz von autonom arbeitenden Mikrorobotern im biomedizinischen Sektor.
MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Chemnitz
