Mikroroboter tanzen im Dreivierteltakt

Winzig kleine Roboter drehen Pirouetten und formen Muster

Wissenschaftler in den USA haben mikroskopisch kleine Roboter gebaut, die auf bestimmte Signale hin Muster bilden oder Aufgaben im Nanobereich erledigen können. Weil sie sich im Aufbau minimal voneinander unterscheiden, reagieren sie unterschiedlich auf das gleiche elektrische Signal. Sie sollen unter anderem in der Zellforschung eingesetzt werden.

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Die Bewegungen sind nicht ganz perfekt, aber allzu viel Platz ist auch nicht auf der Tanzfläche: Gerade mal einen Quadratmillimeter haben die tanzenden Roboter Platz, um nach den Klängen einer Komposition des Walzerkönigs Johann Strauß zu tanzen. Das reicht ihnen allerdings gut aus, sind sie doch selbst nur wenige Mikrometer (ein Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter) groß.

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Allerdings ging es dem Entwicklerteam um den Informatiker Bruce Donald von der Duke Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina weniger um das Vergnügen der mikroskopisch kleinen Roboter. Ziel der Forschung ist es, diese mikroelektromechanischen Systeme (MEMS) dazu zu bringen, sich ohne Führung von außen in bestimmten Strukturen zusammenzuordnen.

Die Roboter gleichen kleinen Rudern, mit einem rechteckigen Körper und einem Ausleger, mit dem sie steuern. Setzt dieser auf dem Untergrund auf, bewirkt er eine Richtungsänderung des MEMS. Die Aktionen der Roboter werden durch elektrische Signale gesteuert. Da die Roboter sich, was Maße oder Festigkeit angeht, leicht unterscheiden, reagieren sie alle etwas anders auf dieses Signal.

"Es ist fantastisch, in der Lage zu sein, eine Anordnung von so winzig kleinen Dingen mit einer so feinen Auflösung herzustellen", jubelt Donald. Bis dahin war es jedoch ein mühsamer Weg. Fünf Jahre, von 1997 bis 2002, dauerte allein die Entwicklung der Mikroroboter. 2005 konnten die Forscher die Roboter alle durch ein Signal von außen steuern. Doch erst nach weiteren drei Jahren schafften sie es, mehrere Roboter gleichzeitig und unabhängig voneinander zu steuern. "Es war sehr schwierig, viele Mikroroboter mit den gleichen Steuersignalen unabhängig voneinander agieren zu lassen", erklärt Donald.

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Die Wissenschaftler wollen ihre Mikroroboter in den Dienst der Forschung stellen. So konnten sie sie bereits dazu einsetzen, den molekularen Aufbau von Zellen zu erforschen. Künftig sollen die kleinen Werkzeuge Nanoröhrchen, mikrometergroße Elektroden, in Nervenzellen einsetzen.

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