Künstliche Schwimmkörper schlagen schneller

Die Härchen waren auch der Schlüssel im Design des neuen Mikroroboters, den Forschende unter der Leitung von Daniel Ahmed, Professor am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik, entwickelt haben. Ahmed sagt: «Am Anfang wollten wir schlicht ausprobieren, ob wir mit Härchenreihen, die einander zu- oder abgeneigt sind, ähnliche Wirbel erzeugen können wie die Seesternlarve.»

Die Forschenden konstruierten dazu mittels Photolithographie einen Mikroroboter, der auf der Vorderseite einen Wirbel mit Sogwirkung und auf der Rückseite einen Wirbel mit Schubwirkung erzeugt. Mit Ultraschallwellen haben sie die Härchen von aussen zum Schwingen gebracht. Mehr als zehntausend Mal pro Sekunde schlagen sie hin und her – rund 1000 Mal schneller als bei den Seesternlarven.

In ihren Laborexperimenten zeigten die Forschenden, dass der Mikroroboter in einem Wasserfilm geradeaus schwimmen kann. Um die Wirbel sichtbar zu machen, die er erzeugt, reicherten sie das Wasser mit winzigen Plastikkügelchen an. Das Resultat ist verblüffend: Die Strömungsmuster von Seesternlarve und Mikroroboter sind praktisch identisch.

Analog zur Fresstechnik der Seesternlarve kombinierten die Forschenden in einem zweiten Schritt einen Wirbel mit Sog-​​ und einen mit Schubwirkung nebeneinander. Mit diesem Modul konnten sie Partikel sammeln und in eine bestimmte Richtung lenken.