PHILADELPHIA / LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler der Universitäten Pennsylvania und Michigan haben die kleinsten programmierbaren, autonomen Roboter der Welt entwickelt. Diese winzigen Maschinen, die kleiner als ein Salzkorn sind, könnten die Medizin revolutionieren, indem sie die Gesundheit einzelner Zellen überwachen. Angetrieben durch Licht und ausgestattet mit winzigen Computern, können sie komplexe Bewegungsmuster ausführen und auf ihre Umgebung reagieren.
Wissenschaftler der Universitäten Pennsylvania und Michigan haben einen bedeutenden Fortschritt in der Robotik erzielt, indem sie die kleinsten programmierbaren, autonomen Roboter der Welt entwickelt haben. Diese winzigen Maschinen, die kaum größer als ein Salzkorn sind, könnten die Art und Weise, wie wir medizinische und industrielle Prozesse betrachten, grundlegend verändern. Mit einer Größe von nur 200 mal 300 mal 50 Mikrometern sind diese Roboter in der Lage, sich selbstständig in ihrer Umgebung zu bewegen und auf äußere Reize zu reagieren.
Die Roboter werden durch Licht angetrieben und sind mit winzigen Computern ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, komplexe Bewegungsmuster auszuführen und lokale Temperaturen zu messen. Diese Fähigkeit könnte in der Medizin genutzt werden, um die Gesundheit einzelner Zellen zu überwachen, oder in der Fertigung, um mikroskopische Geräte zu konstruieren. Die Forscher haben ihre Ergebnisse in den Fachzeitschriften Science Robotics und Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Ein wesentlicher Durchbruch war die Entwicklung eines neuen Antriebssystems, das die einzigartigen physikalischen Bedingungen im Mikroskopbereich nutzt. Anstatt sich wie größere Roboter mit Gliedmaßen zu bewegen, erzeugen diese winzigen Maschinen ein elektrisches Feld, das Ionen in der umgebenden Lösung bewegt. Diese Ionen wiederum bewegen die Wassermoleküle um den Körper des Roboters, was eine Fortbewegung ermöglicht, die an einen Fluss erinnert, der den Roboter umgibt und gleichzeitig von ihm bewegt wird.
Die Integration von Computern in diese winzigen Roboter war eine weitere Herausforderung, die das Team meisterte. Die winzigen Solarzellen, die die Roboter mit Energie versorgen, liefern nur 75 Nanowatt Leistung, was über 100.000 Mal weniger ist als der Energieverbrauch einer Smartwatch. Um diese Herausforderung zu bewältigen, entwickelten die Forscher spezielle Schaltkreise, die bei extrem niedrigen Spannungen arbeiten und den Energieverbrauch des Computers drastisch reduzieren.
Diese technologischen Innovationen ermöglichen es den Robotern, nicht nur zu denken, sondern auch zu handeln. Sie sind in der Lage, die Temperatur ihrer Umgebung zu messen und diese Informationen durch eine spezielle Bewegung zu kommunizieren, ähnlich wie Bienen durch ihren Tanz kommunizieren. Diese Fähigkeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Überwachung der Zellgesundheit und die Durchführung komplexer Aufgaben in der Mikroskopie.
Die Forscher sehen in dieser Entwicklung erst den Anfang. Zukünftige Versionen der Roboter könnten komplexere Programme speichern, schneller bewegen und in anspruchsvolleren Umgebungen arbeiten. Die aktuelle Konstruktion dient als allgemeine Plattform, die es ermöglicht, neue Fähigkeiten hinzuzufügen und die Roboter in großem Maßstab kostengünstig zu produzieren. Diese Fortschritte könnten die Robotik auf Mikroskala in eine neue Ära führen.
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