Kristalldraht UV-Strahlen steuern Mikro-Roboter

Bedienung per UV-Licht: Ein Draht aus Kristallen biegt sich bei Bestrahlung. Der Mikro-Roboter kann Zahnräder in Bewegung setzen oder sogar kleine Lasten heben. Das Geheimnis liegt in der chemischen Zusammensetzung der winzigen Apparatur.

Mikro-Roboterarm im UV-Licht: Bewegung ohne Stromanschluss
Wiley-VCH

Mikro-Roboterarm im UV-Licht: Bewegung ohne Stromanschluss


Hamburg - Die Bewegung wirkt unheimlich: Ferngesteuert verbeugt sich ein kabelloser Mikro-Roboterarm im Licht. Wird das winzige Gebilde mit UV-Licht der Wellenlänge 365 Nanometer bestrahlt, beugen sich dessen Kristalle in Richtung der Lichtquelle. Bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht mit Wellenlängen größer als 500 Nanometer strecken sich die millimeterkleinen Stäbchen wieder in die ursprüngliche gerade Form. Das berichtet ein Forscherteam um Masahiro Irie von der Rikkyo University in Tokio im Fachmagazin "Angewandte Chemie".

Die Kristalle überstanden mehr als 1000 Biegezyklen ohne Ermüdungserscheinungen. Abhängig von der Bestrahlung ist eine sehr starke Biegung möglich, bis zur Form einer Haarnadel. Das Geheimnis der Bewegung liegt in der chemischen Zusammensetzung der Kristalle. Dessen Bausteine verändern sich im ultravioletten Licht, das zu einem Ringschluss innerhalb der Moleküle führt. Dies ändert die Kristallgeometrie.

Der Kristall kontrahiert, aber nur dort, wo er dem UV-Licht ausgesetzt war: In der obersten Schicht auf der bestrahlten Seite. So entsteht eine Krümmung. Sichtbares Licht verursacht die Gegenreaktion - der neu geknüpfte Ring öffnet sich wieder, die ursprüngliche Kristallstruktur wird wieder hergestellt und der Kristall wieder gerade. Das zentrale Bauelement ist eine sogenannte Diarylethen-Gruppe.

"Erfolgsgeheimnis ist die Mischung zweier leicht unterschiedlicher Diarylethen-Derivate im richtigen Verhältnis", schreibt die Redaktion des Journals in einer Mitteilung zu den Resultaten. Und führt aus: "Wird ein Ende des Kristallstäbchens befestigt, kann das lose Ende durch zyklische Bestrahlung mit UV und sichtbarem Licht beispielsweise ein kleines Zahnrad in eine Drehbewegung versetzen", berichten die Forscher. Auch als Lastenaufzug tauge die Vorrichtung: "Wiederum an einer Kante fixiert kann das Stäbchen ein Gewicht heben, das mehr als 900 Mal so schwer ist wie der Kristall selbst." Es wirkt wie ein Roboter, der ohne Stromanschluss funktioniert.

boj/dpa



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