Technische Innovation

Fluidische Transistoren bereiten den Weg für flüssige Computer

Auf Basis einer neuen Legierung haben Forscher Transistoren entwickelt, die bei Raumtemperatur flüssig und komplett funktionsfähig sind. 

Wenn von flüssigem Metall und sich selbst heilenden Robotern die Rede ist, denken viele Menschen wohl zwangsläufig an „Terminator 2 – Tag der Abrechnung“. Denn im Science-Fiction-Film von 1991 spielt der T-1000, ein Android aus mimetischer Polylegierung, eine zentrale Rolle. Innerhalb weniger Sekunden kann er sich verflüssigen, sein Aussehen beinahe beliebig verändern sowie sich bei Schäden selbst reparieren.

Ein gutes Vierteljahrhundert nach der Leinwandpremiere von „T2“ ist beliebig formbare Elektronik zwar noch immer Zukunftsmusik. Allerdings haben Forscher nun eine Entdeckung gemacht, die diesbezüglich den Durchbruch bedeuten könnte. Denn einer Gruppe von Ingenieuren ist es gelungen, auf Basis einer neuen Legierung aus Indium und Gallium (EGaIn) Transistoren herzustellen, die bei Raumtemperatur flüssig und komplett funktionsfähig sind. Normalerweise bestehen diese winzigen Schalter, die in elektronischen Geräten Signale und Daten verarbeiten, aus starren Metallen.

Flüssige Transistoren Funktionieren ähnlich wie starre

Wie andere Transistoren üblicherweise auch, funktionieren die fluidischen mittels elektrischer Spannung. Abhängig von deren Fließrichtung werden zwei Metalltröpfchen verbunden oder getrennt, was den Stromkreislauf entweder schließt oder unterbricht. Indem die flüssige Metalllegierung zum Beispiel in Gummi eingegossen wird, lassen sich mit ihr weiche, dehnbare Schaltkreise erzeugen. Da EGaln ungiftig ist, können Menschen mit der Verbindung problemlos arbeiten und in Kontakt kommen.

Die Funktionsweise flüssiger Transistoren am Beispiel eines Schaubildes erläutert. Bild: Advanced Science – James Wissman (CC BY 4.0) – Montage

Die denkbaren Anwendungsgebiete für flüssige Transistoren sind laut Experten nahezu unbegrenzt. Denn wenn Materialien eines Tages so programmiert werden können, dass sie ihre Form zielgerichtet verändern, könnten sie sich flexibel auf die zu erledigende Aufgabe anpassen. „Dabei kann es sich um eine Struktur handeln, die sehr große physische Veränderungen durchmacht“, sagt Carmel Majidi, Professor für Maschinentechnik an der Carnegie Mellon University.

Zahlreiche Einsatzmöglichkeiten denkbar

Als Beispiel nennt der Wissenschaftler  einen fliegenden Roboter, der die Eigenschaften eines Vogels nachahmt. „Wenn er seine Flügel ausbreitet, möchten Sie, dass sich die Schaltkreise auf diesen verformen und neu konfigurieren, so dass sie funktionsfähig bleiben oder eine neue Art von elektrischer Funktionalität unterstützen”.

Die Anwendungsmöglichkeiten für auf flüssigen Transistoren basierenden Computern wären nahezu unbegrenzt. Bild: Flickr – Matt Roberts (CC BY 2.0)

Weitere mögliche Einsatzgebiete könnten flüssige Miniaturcomputer sein, die mit biologischem Material interagieren, um Krankheiten im Körper zu überwachen oder bei einem Schlaganfall-Patienten geschädigte Gehirnregionen zu unterstützen. Denkbar ist ihr Einsatz auch in Such- und Rettungsrobotern, die selbständig Körperteile reparieren oder nachwachsen lassen, sobald diese beschädigt würden. Sicherlich: Diese Überlegungen klingen derzeit noch relativ weit hergeholt – so unrealistisch wie Anfang der 1990er Jahre scheinen Maschinen wie der T-1000 heute jedoch längst nicht mehr.

 

Cover-Foto: Flickr – Wonderferret (CC BY 2.0) – (Montage)

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