Wissenschaftler entwickeln wiederaufladbare schwimmende Mikroroboter aus Öl und Wasser
Durch die Kombination von Öltröpfchen mit Wasser, das eine reinigungsmittelähnliche Substanz enthält, konnten die Wissenschaftler künstliche Schwimmer herstellen, die in der Lage sind, selbstständig zu schwimmen und sogar Energie zu sammeln, um sich wieder aufzuladen.
Symbolbild
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Die Öltröpfchen nutzen schwankende Temperaturänderungen in ihrer Umgebung, um Energie zu speichern und zu schwimmen. Bei Abkühlung geben die Tröpfchen dünne "schwanzartige" Fäden in die Umgebung ab. Die Reibung, die zwischen den Schwänzen und der umgebenden Flüssigkeit entsteht, drückt das Tröpfchen und bringt es in Bewegung. Bei Erwärmung ziehen die Tröpfchen ihre Schwänze wieder ein und kehren in ihren ursprünglichen Zustand zurück, wobei sie die Wärme aus ihrer Umgebung nutzen, um sich wieder aufzuladen.
Die Forscher zeigen, dass die Tröpfchen sich mehrfach aufladen und in der Lage sind, bis zu 12 Minuten am Stück zu schwimmen.
Dr. Stoyan Smoukov, Reader in Chemical Engineering an der Queen Mary University of London und Autor der Studie, sagte: "In der Biologie zeigt die Forschung, dass wir über 470 Gene benötigen, um auch nur die einfachsten künstlichen Zellen zu schaffen. Durch diese internationale Zusammenarbeit zeigen wir jedoch, dass wir mit wenigen einfachen und kostengünstigen Komponenten eine neue Art von aktiver Materie schaffen können, die ihre Form verändern und sich bewegen kann, genau wie ein Lebewesen."
"Wir hoffen, dass diese Studie den Menschen die Möglichkeit eröffnet, sich an der Spitzenforschung zu beteiligen. Da die einzige benötigte Ausrüstung ein einfaches optisches Mikroskop ist, könnten die Menschen diese Mikroschwimmer mit den einfachsten Laboreinrichtungen oder sogar zu Hause herstellen. Mit Tausenden von Schwimmern pro Wassertropfen ist das eine Welt in einem Tropfen. Und wenn es 7 Pence pro Teelöffel kostet, gibt es genug für alle."
Es gibt andere Arten von künstlichen Schwimmern, aber ihre Bewegungen werden entweder durch chemische Reaktionen angetrieben, die Blasen erzeugen, die die Schwimmer durch Flüssigkeiten treiben, oder durch physikalische Kräfte wie magnetische oder elektrische Felder. Stattdessen ist diese neue Klasse von Schwimmern, die etwa die Größe eines roten Blutkörperchens haben, in der Lage, sich spontan zusammenzusetzen und zu bewegen, ohne externe Kräfte zu nutzen.
Da die Schwimmer für andere Lebewesen nicht schädlich sind, hoffen die Wissenschaftler, dass sie zur Untersuchung der grundlegenden Interaktionen zwischen lebenden Organismen wie Bakterien und Algen eingesetzt werden können.
"In der Natur sehen wir oft eine große Anzahl von Organismen wie Bakterien, die sich zusammen gruppieren, aber unser Verständnis, wie diese Organismen miteinander interagieren, ist unvollständig. Indem wir unsere einfachen künstlichen Schwimmer mit Gruppen von lebenden Organismen mischen, könnten wir ein klareres Bild davon entwickeln, wie biologische Mikroschwimmer miteinander kommunizieren. Kommunizieren sie zum Beispiel nur durch den physischen Akt des 'Anstoßens' aneinander oder gibt es andere Chemikalien oder Signale, die in die Umgebung abgegeben werden, die für ihre Interaktion wichtig sind."
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