Wissenschaft

Molekular-Roboter: Nano-Greifarm kombiniert Moleküle zu neuen Stoffen

Hans-Martin Durst Autor, Hemd & Hoodie

Neue Medikamente und Werkstoffe lassen sich vielleicht bald wie eine Lego-Burg aufbauen, denn der Molekular-Roboter kann einzelne Moleküle zusammensetzen.

Der erste Molekular-Roboter der Welt besteht aus nur 150 Atomen und ist damit eine Milliarde Mal kleiner als ein Salzkorn. Noch beeindruckender sind aber seine Fähigkeiten: Ausgestattet mit einem Greifarm, kann er einzelne Moleküle bewegen und zu größeren zusammenbauen. Dadurch bietet er die Möglichkeit, neue Arten von Werkstoffen und Maschinen herzustellen.

„Das funktioniert so ähnlich wie der Einsatz von Robotern am Fließband bei der Autoherstellung“, erklärt Professor David Leigh, der die Forschungsarbeiten leitete. Statt jedoch Bleche in die exakte Position zu bringen und zu einer Karosserie zu verschweißen, setzen die Nano-Greifarme Moleküle zusammen, die ihrerseits aus mehreren Atomen bestehen. Die Steuerung erfolgt dabei durch Zugabe chemischer Stoffe in die Lösung, in der sich der Molekular-Roboter befindet. Das ruft verschiedene Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen zwischen den Molekülen des Greifarms und denen des genutzten Baumaterials hervor.

Nano-Fabriken für die Molekular-Roboter

Vergleichbare chemische Prozesse kommen in der Wissenschaft bei der Herstellung von Medikamenten und Kunststoffen aus chemischen Bausteinen zum Einsatz. Der Molekular-Roboter arbeitet jedoch im Vergleich viel präziser und reduziert damit neben dem Rohstoff- auch den Energiebedarf. Auf diese Weise lassen sich die Herstellungskosten senken und gleichzeitig wird es möglich, schneller neue Werkstoffe zu entwickeln.

Der Molekular-Roboter setzt Atome zu neuen Stoffen zusammen.
Der Molekular-Roboter setzt Atome zu neuen Stoffen zusammen.

Da der Nano-Greifarm zudem den höchsten Miniaturisierungsgrad für Maschinen darstellt, ergeben sich daraus neue Möglichkeiten der Warenproduktion. „In 10 bis 20 Jahren werden Molekular-Roboter zur Molekül- und Rohmaterial-Herstellung an Fließbändern in Molekular-Fabriken eingesetzt“, prophezeit Leigh. Um das zu ermöglichen, wollen er und seine Kollegen weitere Technik auf Molekulargröße schrumpfen. Nano-Roboter seien daher nur der Anfang: „Unser Ziel ist es, Maschinen zu entwickeln, die so klein wie nur möglich sind.“

Cover-Foto: University of Manchester – (Montage)

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