Licht kontrolliert mikroskopisch kleinen Roboterarm

Kristalline Stäbchen aus organischen Makromolekülen führen Beuge- und Streckbewegungen aus.

Licht beugt und streckt Roboterarm

Licht beugt und streckt Roboterarm

Tokio (Japan - Nicht nur am Fließband übernehmen Roboter immer mehr Arbeiten, auch im Labor können sie Forschern Routinearbeiten abnehmen. Dank eines winzigen Roboterarms aus lichtaktiven Kristallen könnten die Automaten sogar bis auf den Bruchteil eines Millimeters schrumpfen. Forscher entwickelten dazu einen Prototypen, der sich mit Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen kontrolliert bewegen lässt. Wie sie in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" berichten, könnten damit störende Stromanschlüsse via Kabel überflüssig werden.

"Diese lichtgesteuerten Module brauchen keinen Kabelanschluss und können daher in Wasser eingesetzt werden", sagt Masahiro Irie vom Forschungszentrum für Intelligente Moleküle an der Rikkyo Unversität in Tokio. Heute verfügbare Antriebe, die auf der Basis von Piezokristallen funktionieren, sind lediglich für trockene Umgebungen geeignet und daher für biomedizinische Laborautomaten nur eingeschränkt nutzbar. Ihren ersten Prototyp eines lichtgesteuerten Roboterarms fertigten Irie und Kollegen aus zahlreichen, Bruchteile von Millimetern kleinen Kristallen. Diese Kristalle bestanden aus lichtaktiven organischen Makromolekülen, sogenannten Diarylethenen. Unter ultraviolettem Licht verlagerten sich die Moleküle und der Roboterarm beugte sich. Bestrahlt mit sichtbarem Licht dagegen fanden die Moleküle in die ursprüngliche Anordnung zurück und das Modul streckte sich wieder. In den Versuchen überstand der Prototyp mehr als 1000 Biegezyklen ohne Ermüdungserscheinungen.

Ausgehend von diesem ersten lichtaktiven Modul können nun komplexere, mikromechanische Maschinen für die Laboranalytik entwickelt werden. Vor einer breiten Anwendung müssten diese jedoch ihre Haltbarkeit und Regelfähigkeit per Lichtstrahl unter Beweis stellen. Gelingt dieser Schritt, lockt mit den über Lichtpulse steuerbaren Modulen eine vielseitige Alternative zu den bereits verfügbaren Antrieben auf der Basis von Piezokristallen.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/news/licht-kontrolliert-mikroskopisch-kleinen-roboterarm/