Forscher haben bahnbrechende Fortschritte bei lichtbetriebenen, mikroskopisch kleinen Maschinen erzielt. Diese Innovationen könnten die Nanotechnologie revolutionieren. Statt Elektromotoren kommt Laserlicht zum Einsatz, was neue Anwendungsbereiche eröffnet.
Ein zentraler Aspekt dieser Entwicklung ist die Nutzung von Licht als Antriebsquelle. Anstelle herkömmlicher Methoden nutzen diese Mini-Zahnräder Laserlicht, das durch spezielle Strukturen gebrochen wird, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Die Miniaturisierung ist ein weiterer wichtiger Fortschritt. Es wurden Zahnräder mit Durchmessern von nur 16 bis 20 Mikrometern hergestellt, was kleiner ist als der Durchmesser eines menschlichen Haares.
Forschern ist es gelungen, molekulare Zahnradgetriebe zu entwickeln, die aus nur 71 Atomen bestehen und durch Licht gesteuert werden können. Diese können eine 2:3-Übersetzung ermöglichen.
Die potenziellen Anwendungen dieser lichtbetriebenen Nanomaschinen sind vielfältig. Sie reichen von der Reinigung von Oberflächen über den gezielten Transport von Medikamenten im Körper bis hin zum Aufbau elektronischer Strukturen aus einzelnen Atomen.
Ein Forscherteam der Universität Graz hat molekulare Maschinen entwickelt, die durch Laserlicht gezielt auf einer Oberfläche bewegt werden können. Diese Maschinen legten in Experimenten Distanzen von mehr als 20 Nanometern pro Stunde zurück.
Allerdings gibt es auch Herausforderungen. Die Steuerung von molekularen Zahnrädern ist schwierig, da Reibung und Trägheit in der Nanowelt keine große Rolle spielen, was zu einem Durchrutschen der Zähne führen kann.
Ein Team der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) entwickelte das kleinste angetriebene Zahnrad der Welt mit einer Größe von nur 1,6 Nanometern.
