Der kleinste Roboter der Welt – Mikrometer-Chip, der fühlen kann

19.09.2018, 20:50 Uhr
 

Am MIT haben Forscher den kleinsten Roboter der Welt gebaut, der seine Umwelt wahrnehmen kann.

Der kleinste Roboter der Welt, der fühlen kann, ist 100 Mikrometer groß und auf einem Polymerchip mit elektronischer Schaltung.

Polymer-Chip mit elektronischer Schaltung
[Foto: Mit freundlicher Genehmigung der Forscher]

Der Roboter besteht aus einem ein Mikrometer dicken und 100 Mikrometer breiten Polymer-Chip, auf dem elektronische Schaltungen verbaut sind. Damit kann der Roboter trotz seiner Winzigkeit Stoffe in seiner Umwelt messen, Daten speichern und Rechenaufgaben lösen.

Einsatzgebiete könnten die Problemsuche bei der Wartung von Öl-Pipelines aber auch die Untersuchung des menschlichen Verdauungstrakts sein. Allerdings müssen die kleinen Roboter nach ihrer Forschungs-Reise eingefangen und ausgelesen werden.

Ein Mikrometer also 1 μm entspricht 0,001 Millimeter (mm). Oder anders ausgedrückt: 1000 Mikrometer sind 1 Millimeter. μ ist ein griechischer Buchstabe, der “Mü” gesprochen wird; Mü-Meter steht also für Mikrometer.
 

Ziel: Funktionalität statt Beweglichkeit

Bisherige Forschungen an solch kleinen Robotern hätten sich darauf konzentriert, wie man diese Roboter beweglich machen kann, sagt Professor Michael Strano, einer der Autoren der Studie zu den kleinsten Robotern der Welt. Hauptziel der Forscher vom MIT (Massachusetts Institute of Technology) war hingegen, wie man Roboter im Mikrometer-Bereich mit nützlichen Funktionen versehen kann, etwa die Erfassung von Informationen aus der Umwelt und die Speicherung auf dem Roboter-Chip.

Die Roboter des MIT-Teams kommen ohne Batterien aus. Für die Stromversorgung der elektronischen Schaltungen genügt eine einfache Fotodiode. Auf die Frage, wie denn eine Fotodiode in einer Pipeline oder dem Darm mit Licht versorgt wird, sagt einer der beteiligten Forscher, MIT-Postdcoc Volodymyr B. Koman, zu tal-mi-or, dass man hier Infrarotlicht verwenden könne, das eine viel bessere Durchdringung habe, als das sichtbare Licht. “Das Licht kann von außen von größeren Robotern oder Drohnen zugeführt werden.”

Nichts desto trotz würden die Forscher auch an Bordbatterien und Kondensatoren arbeiten, um die Roboter mit Strom zu versorgen.

Transportiert werden die Roboter als sogenannte kolloidale Partikel in Träger-Gasen oder Träger-Flüssigkeiten, in denen sie gut verteilt werden.

Die kleinsten Roboter der Welt, die fühlen können; 100 Mikrometer breit; bestehend aus einem Polymerchip mit elektronischer Schaltung. Optische Bilder der kleinsten Roboter der Welt
[Foto: Mit freundlicher Genehmigung der Forscher]

Anwendungsgebiete

Die kleinen Roboter könnten zum Beispiel in eine Öl-Pipeline eingeführt werden, um nach Leckagen Ausschau zu halten. Sollte die Pipeline-Wand geschädigt sein, entstünden Verunreinigungen. Die winzigen Roboter können diese Verunreinigungen während ihrer Reise durch die Pipeline aufspüren und diese Information auf ihrem Chip speichern. Nach Entnahme aus der Pipeline kann man diese Information dann auslesen.

Im menschlichen Verdauungstrakt könnten die kleinsten Roboter der Welt zum Beispiel Entzündungen oder andere Krankheitsursachen finden, sagen die Forscher.

Außerdem könnten die winzigen Roboter bei der Überwachung von Rußnanopartikeln helfen, die aus Dieselmotoren, Industrieemissionen und Kraftwerken stammten, sagt Volodymyr B. Koman zu tal-mi-or. Diese Rußpartikel würden Gesundheits-, Klima- und Umweltrisiken darstellen. “Die großflächige Überwachung von Ruß bleibt derzeit eine wirtschaftlich unrentable Aufgabe”, erklärt Koman. Mit den neuen Robotern könnte sich das ändern.