Mikroroboter revolutionieren die optische Forschung auf mikroskopischer Ebene

ITHACA / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – In einer bemerkenswerten Entwicklung haben Forscher an der Cornell University die kleinsten gehenden Roboter der Welt entwickelt, die nur 2 bis 5 Mikrometer messen. Diese winzigen Maschinen können nicht nur eigenständig navigieren, sondern auch mit sichtbarem Licht interagieren, um Bilder zu erzeugen und Kräfte zu messen.

Die Miniaturisierung von Robotern hat einen neuen Meilenstein erreicht, indem Forscher an der Cornell University die kleinsten gehenden Roboter entwickelt haben, die nur 2 bis 5 Mikrometer messen. Diese winzigen Maschinen sind in der Lage, mit sichtbarem Licht zu interagieren, was sie zu einem wertvollen Werkzeug für die optische Forschung macht. Die Roboter können sich nicht nur eigenständig bewegen, sondern auch als Beugungselemente fungieren, was die Superauflösungsmikroskopie auf bisher unerreichbare Skalen ermöglicht.

Die Innovation kombiniert Mikrorobotik mit optischer Ingenieurkunst und ermöglicht es diesen Robotern, Licht zu formen, als lokale Erweiterungen von Mikroskoplinsen zu agieren und Kräfte gegen mikroskopische Strukturen zu messen. Diese Durchbrüche haben potenzielle Anwendungen in der Grundlagenforschung, wie zum Beispiel beim Studium von DNA, und in klinischen Umgebungen, wo Mikroroboter präzise Sensoraufgaben übernehmen könnten.

Die Roboter werden magnetisch gesteuert, was ihre Bewegung und die Messung von Kräften ermöglicht. Diese Technologie könnte die Art und Weise, wie wir mikroskopische Strukturen untersuchen, grundlegend verändern. Die Forscher haben es geschafft, die Roboter so zu programmieren, dass sie sich wie ein Wurm auf festen Oberflächen fortbewegen oder durch Flüssigkeiten schwimmen können.

Ein wesentlicher Aspekt dieser Entwicklung ist die Kombination von Manövrierfähigkeit, Flexibilität und subdiffraktiver optischer Technologie, die einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Robotik darstellt. Die Forscher sind begeistert von der Konvergenz von Mikrorobotik und Mikrooptik, die es ermöglicht, Licht auf der Skala von nur wenigen Wellenlängen zu formen und zu beeinflussen.

Um die Roboter auf dieser Skala magnetisch zu steuern, haben die Forscher die Bots mit Hunderten von Nanometer-großen Magneten versehen, die zwei verschiedene Formen haben: lang und dünn oder kurz und stämmig. Diese Anordnung ermöglicht es, die Roboter durch Anlegen eines großen Magnetfeldes auszurichten und durch ein kleineres Feld nur die kurzen, stämmigen Magnete zu kippen.

Die optischen Fähigkeiten der Roboter können in der Grundlagenforschung, wie bei der Untersuchung der DNA-Struktur, angewendet werden. In der Zukunft könnte man sich Schwärme von diffraktiven Mikrorobotern vorstellen, die Superauflösungsmikroskopie und andere Sensoraufgaben während des Gehens über die Oberfläche einer Probe durchführen.