Antriebstechnik Forscher entwickeln Lichtmotor für Mikrodrohnen

Quelle: Pressemitteilung

Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, um mikrometerkleine Drohnen antreiben und steuern zu können.

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Eine künstlerische Darstellung der Mikrodrohne, wie sie mithilfe ihrer lichtgetriebenen Nanomotoren zwischen roten Blutkörperchen entlang steuert.
Eine künstlerische Darstellung der Mikrodrohne, wie sie mithilfe ihrer lichtgetriebenen Nanomotoren zwischen roten Blutkörperchen entlang steuert.
(Bild: Thorsten Feichtner)

Wissenschaftler der Universität Würzburg haben im Journal Nature Nanotechnology einen Beitrag darüber veröffentlicht, wie sie mikrometerkleine Objekte in einer wässrigen Umgebung mit Licht effizient antreiben und präzise steuern können.

Laut einer Mitteilung der Universität sei der Schlüssel zu der neuen Technologie der Wissenschaftler rund um den Physik-Professor Bert Hecht optische Rückstoßkräfte. Wenn etwa ein Laserpointer aktiviert wird, sendet er einen gerichteten Strom von Lichtteilchen aus. Die Rückstoßkräfte merken Menschen dabei nicht. Der Grund dafür ist laut den Wissenschaftlern die sehr große Masse des Laserpointers im Vergleich zu den sehr kleinen Kraftstößen, welche die Lichtteilchen beim Verlassen des Gerätes bewirken. Anders würde es sich jedoch verhalten, wenn die Masse des Laserpointers sehr viel kleiner sein würde.

Mikrodrohne mit Werkzeug ausstatten

Die Würzburger Mikrodrohnen bestehen aus einer transparenten Polymerscheibe von 2,5 Mikrometer Durchmesser. Zum Vergleich: menschliches Haar hat einen Durchmesser zwischen 60 und 80 Mikrometer. In der Polymerscheibe sind bis zu vier Lichtmotoren aus Gold eingebettet. Die Lichtmotoren basieren auf optischen Antennen, welche die Lichtenergie empfangen können. Trifft das Licht auf diese Goldstrukturen, wird es absorbiert und gestreut. Die Antennen strahlen das Licht wieder ab und es entsteht ein Impuls, der die Kunststoffscheibe in Bewegung setzen kann.

Für die Herstellung der Nanomotoren haben die Forscher Helium-Ionen zur Strukturierung von einkristallinem Gold verwendet. Der Drohnenkörper selbst wird mittels Elektronenstrahllithografie hergestellt.

Mit der Entwicklung der Mikrodrohne sind die Forscher noch nicht am Ende angelangt. Mithilfe von weiteren Experimenten soll für die Drohnensteuerung eine Rückkopplungsschleife implementiert werden, um externe Einflüsse automatisch korrigieren zu können. Die Steuermöglichkeiten sollen vervollständigt werden, damit auch die Höhe der Drohne über der Oberfläche kontrolliert werden kann. Zudem sollen Werkzeuge an der Mikrodrohne angebracht werden, um zum Beispiel Nanostrukturen zu bauen.

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