Nanotechnik: Licht treibt winzigen Motor an
An der Universität Göteborg(öffnet im neuen Fenster) , Schweden, wurden mikroskopische Maschinen entwickelt, die mit einem Durchmesser von 16 bis 20 Mikrometern so groß sind wie viele Zelltypen im menschlichen Körper. Sie besitzen keinen Antrieb im klassischen Sinn, sondern nutzen den Impuls von einfallendem Laserlicht, um zu rotieren.
Je nach Intensität des Lichts und der Polarisation können Geschwindigkeit und Drehrichtung gesteuert werden. Damit soll die Größe laut des Forschungsteams im Vergleich zu bisherigen Mikromotoren um ein Vielfaches geschrumpft worden sein. Weniger als 100 Mikrometer seien vorher nicht erreichbar gewesen.
Unnatürliche optische Eigenschaften
Ermöglicht wird die Rotation durch optische Metamaterialien. Dabei handelt es sich um spezielle Nanostrukturen, deren Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder, also auch für elektromagnetische Wellen wie Licht, manipuliert wurden.
Sie können einen negativen Brechungsindex aufweisen, was in Kombination mit der Anordnung in vier Segmenten auf der Oberfläche eines Zahnrades zu einer Drehbewegung führt. Die Energie, die per Laser einstrahlt, wird dadurch von außen und ohne jeden physischen Kontakt übertragen, wodurch zahlreiche Bestandteile eingespart werden können.
Einfache Herstellung der Nanostrukturen
Hergestellt wurden die einzelnen Komponenten mittels Fotolithografie. Das Verfahren aus der Halbleitertechnik erlaubte eine schnelle und kostengünstige Erzeugung zahlreicher Komponenten.
So konnte das Forschungsteam, dessen Studie in Nature Communications(öffnet im neuen Fenster) frei zugänglich veröffentlicht wurde, teils komplexe Maschinen bauen. Neben der Bewegung mehrerer ineinandergreifender Zahnräder konnten auch lineare Bewegungen erzeugt werden oder Spiegel gedreht werden.
Laut Erstautor Gan Wang werden dadurch zahlreiche medizinische Anwendungen denkbar. Pumpen und Ventile wären klein genug, um in Blutgefäße zu passen und könnten dort für die Regulierung des Durchflusses sorgen.