Mini-Bauteile Laserpinzette Ruhr-Uni Bochum

Mit der optischen Pinzette setzt Forscher Jannis Köhler winzige Strukturen zusammen. Die einzelnen Bausteine hält er dabei mit Laserstrahlen fest. Bild: Ruhr-Uni Bochum/Damian Gorczany

Ingenieure um Professor Dr. Cemal Esen vom Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik der Ruhr-Universität Bochum entwickeln winzige Bauteile, die sie mithilfe einer Laserpinzette zu größeren Objekten zusammenfügen können. Sie etablieren dabei Methoden, mit denen sich eines Tages Maschinen fertigen lassen könnten, die gerade einmal ein paar Mikrometer groß sind, heißt es. Verschiedene Verbindungstechniken testete demnach die Gruppe bereits erfolgreich. Derzeit experimentieren die Forscher mit dotierten Materialien, mit denen sie Objekte zum Beispiel magnetisch oder elektrisch leitend machen können.

Mithilfe einer Laserpinzette setzen die Bochumer Ingenieure mikroskopisch kleine Bausteine zu größeren Strukturen zusammen. Eines Tages könnten sich mit dieser Methode Mikroroboter bauen lassen. Um die Bauteile zusammenzufügen, nutzt die Gruppe die sogenannte optische Pinzette, deren Greifarme aus stark fokussiertem Laserlicht bestehen. Mit ihr können sie Objekte von gerade einmal 0,5 bis 20 Mikrometern Größe bewegen. Das Verfahren könnte in Zukunft genutzt werden, um extrem filigrane Technik zu produzieren. „Denkbar wäre es, aus solchen Bausteinen Mikroroboter zusammensetzen“, sagt Ingenieurin Sarah Ksouri. „Vielleicht als Weiterentwicklung von minimalinvasiven Operationen.“

Die Herausforderung ist es, die einzelnen Bauteile so zu gestalten, dass sie sich miteinander verbinden und bei Bedarf auch wieder voneinander lösen lassen. Dabei orientieren sich die Forscher an der großen Welt. Sarah Ksouri zeigte, dass sich winzige Puzzleteile mit der Technik verbinden lassen und aufgrund ihrer Form zusammenhalten. Forscher Jannis Köhler setzte mit der optischen Pinzette drehbare Strukturen zusammen.

Die Bausteine erzeugen die Wissenschaftler in ihrem Bochumer Labor mit dem Zweiphotonen-Polymerisationsverfahren, einer Art Mikro-3D-Drucker. Ein Laserstrahl belichtet in einem Tropfen Fotolack alle Stellen, die von einem Computermodell vorgegeben sind. So entsteht das gewünschte feste Objekt.