Laserpinzette verknüpft μm-Teile

Wissenschaftler am Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) entwickeln winzige Bauteile, die sie mithilfe von Laserstrahlen zu größeren Objekten zusammenfügen können. Sie etablieren dabei Methoden, mit denen sich künftig Maschinen fertigen lassen könnten, die nur wenige Mikrometer groß sind. Verschiedene Verbindungstechniken hat das Forscherteam bereits erfolgreich getestet.

Um die Bauteile zusammenzufügen, nutzen die Wissenschaftler die so genannte optische Pinzette, deren Greifarme aus stark fokussiertem Laserlicht bestehen. Mit ihr können sie Objekte von 0,5 bis 20 μm Größe bewegen. „Denkbar wäre es, aus solchen Bausteinen Mikroroboter zusammensetzen – vielleicht als Weiterentwicklung von minimal-invasiven Operationen“, beschreibt Ingenieurin Sarah Ksouri eine Vision.

Die Herausforderung besteht darin, die einzelnen Bauteile so zu gestalten, dass sie sich miteinander verbinden und bei Bedarf auch wieder voneinander lösen lassen. Ksouri zeigte, dass sich winzige Puzzleteile mit der Technik verbinden lassen und aufgrund ihrer Form zusammenhalten. RUB-Forscher Jannis Köhler setzte mit der optischen Pinzette drehbare Strukturen zusammen. Die Bausteine erzeugen die Wissenschaftler 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.

Das Team erforscht gleichzeitig eine ganze Reihe von Prinzipien, wie man die Zwei-Photonen-Polymerisation und die optische Pinzette sinnvoll kombinieren kann. Derzeit laufen auch Versuche mit dotierten Materialien: Diese sind mit Nanopartikeln aus bestimmten Elementen angereichert, die die Polymerstrukturen funktionalisieren und sie etwa magnetisch oder elektrisch leitend machen. Die genannten Verfahren möchten die Bochumer Forscher zukünftig in einem Gerät kombinieren.