Wissenschaft: Luftblasen werden zu lasergesteuerten Robotern

US-Forscher haben Mikroroboter mit Laserantrieb entwickelt: Die Roboter bestehen aus Luftblasen, die mit einem Laser bestrahlt werden. So können viele der Blasenroboter individuell gesteuert und zu Strukturen angeordnet werden.

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Uni-Schriftzug aus Luftblasenrobotern: Geschwindigkeit hängt von Laserintensität ab.
Uni-Schriftzug aus Luftblasenrobotern: Geschwindigkeit hängt von Laserintensität ab. (Bild: University of Hawaii)

Roboter in Form von Luftblasen haben Forscher von der Universität des US-Bundesstaates Hawaii in Manoa um Aaron Ohta entwickelt. Gesteuert wird der Blasenroboter durch einen Laser.

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Die Roboter sind 0,1 bis 0,5 Millimeter große Luftblasen in einer Salzlösung. Als Antrieb dient ein Laser im Infrarotspektrum (980 Nanometer) mit einer Leistung von 400 Milliwatt. Dafür muss das Gefäß mit der Lösung einen hitzeabsorbierenden Boden haben. Der Laser wird auf die Blase auf den Boden gerichtet, der sich erwärmt. Die Flüssigkeit strebt von der erwärmten Stelle der Blase weg zu ihrer kälteren Seite. Dabei schiebt sie die Blase in Richtung auf den Laser.

Jede Richtung

Mit dem Laser können die Blasen in jede beliebige Richtung bewegt werden. Die Geschwindigkeit hänge von der Intensität des Lasers ab, berichtet das US-Wissenschaftsmagazin IEEE Spectrum. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 4 Millimeter pro Sekunde (0,0144 Kilometer/Stunde).

Die Blasenroboter bieten einige Vorteile: Zum einen sind sie einfach herzustellen: Eine mit Luft gefüllte Spritze mit einer sehr feinen Düse reicht aus. Zum anderen können sie einzeln gesteuert werden: Mit mehreren Lasern können auch mehrere Roboter individuell bewegt werden. Mikroroboter werden oft über ein Magnetfeld gesteuert. Das hat aber den Nachteil, dass sich alle in die gleiche Richtung bewegen. Ohta und sein Team können nach eigenen Angaben viele Roboter gleichzeitig und unabhängig voneinander steuern.

Uni-Logo aus Luftblasen

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So haben die Forscher die Roboter zum Schriftzug UH, die Abkürzung für Universität von Hawaii, angeordnet. Mit den Mikrorobotern lassen sich aber auch Zellen transportieren. Die Forscher haben beispielsweise Puzzleteile aus einem Hydrogel erstellt und diese mit Hilfe des Laserantriebs zusammengefügt. In den Puzzleteilen befanden sich Hefezellen, die so gezielt zu einem Versuchsaufbau zusammengeführt werden konnten.

Ohta und seine Kollegen testen derzeit, wie sich Gruppen der Blasen gemeinsam bewegen und zu komplexen Strukturen zusammensetzen lassen. Ziel ist es, ein autonomes Steuerungssystem zu entwickeln. Die Forscher haben ihre Blasenroboter und den Laserantrieb in der vergangenen Woche auf der International Conference on Robotics and Automation (ICRA) vorgestellt.

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