Massenproduktion von Mikro-Robotern

Graphen bricht an den runden Stresslinien (Foto: Felice Frankel, mit.edu)
Graphen bricht an den runden Stresslinien (Foto: Felice Frankel, mit.edu)

Roboter, nicht grösser als menschliche Zellen, lassen sich künftig in Massen produzieren. Die dazu nötige Technik haben Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt. Die sogenannten "Syncells" mit eigener Stromversorgung könnten eingesetzt werden, um das Innere von Öl- und Gaspipelines zu kontrollieren oder Krankheiten zu erkennen, während sie mit dem Blut durch den Körper treiben.

Der Schlüssel für die Massenproduktion liegt in einer Methode, die sprödes Material, das nur eine Atomlage dick ist, so zu zerbrechen, dass winzige Objekte entstehen, deren Grösse und Form zuvor festgelegt wird. Darin eingebettet ist eine mikroelektronische Einheit, die Daten sammelt, aufzeichnet und sich auslesen lässt, wie die Forscher um MIT-Professor Michael Strano erklären. Der Prozess der "Autoperforation", was sich mit "Eigenlochung" übersetzen lässt, basiert auf dem Ausgangsmaterial Graphen. Dieses besteht aus einer Lage Kohlenstoffatome, die bienenwabenförmig angeordnet sind. Auf die Graphen-Folie werden per 3D-Drucker kleine Punkte aus Kunststoff aufgebracht, die die Elektronik enthalten. Diese Anordnung wird von einer weiteren Graphen-Folie abgedeckt.

"Die meisten Menschen glauben, dass Graphen floppy ist, also biegsam", sagt Strano. "Doch in Wirklichkeit ist es spröde." Diese Eigenschaft nutzte sein Team zum eigenen Vorteil. "Wir entdeckten, dass wir die Sprödigkeit nutzen können", so Strano und fügt hinzu, er hätte nicht daran geglaubt, wenn ihm jemand erzählt hätte, dass man Graphen kontrolliert zerbrechen kann, bevor er es selbst entdeckte.

Graphen bricht an Grenzlinien

Die obere Graphen-Folie wird an den Grenzen der Kunststoffpunkte auf der unteren Folie stark belastet. Genau da zerbricht das Graphen. Es entstehen runde Flecken, die oben und unten aus Graphen bestehen. Dazwischen befindet sich die Elektronik auf Kunststoffbasis. Laut Strano ist es so, als habe ein Werkzeug diese ausgestanzt. Es ähnele einer Pita, einem griechischen Gericht, das aus einem zusammengeklappten dünnen Fladenbrot besteht, reich gefüllt mit Gyros, Zwiebeln und Salat.

Die winzigen Roboter können für verschiedene Aufgaben gerüstet werden. Die jeweils eingesetzten Sensoren messen Geschwindigkeiten oder identifizieren bestimmte Chemikalien. Die Mini-Gadgets bleiben monatelang aktiv, selbst wenn sie in Wasser unterwegs sind. Eine überzeugende Demonstration der MIT-Forscher, denn Wasser ist der Todfeind jeder Elektronik.