Nano-Drohnen mit Lichtantrieb

Spätestens seit große Versandhändler angekündigt haben, ihre Pakete in Zukunft mit Drohnen aus­liefern zu wollen, sind kompakte Multi­kopter-Drohnen den meisten Menschen ein Begriff. Solche Flug­geräte zeichnen sich dadurch aus, dass sie selbst komplexe Manöver mit äußerster Präzision aus­führen können. Rechner­gesteuerte Regel­mechanismen spielen dabei eine entschei­dende Rolle. Bert Hecht und sein Team von der Uni Würz­burg wollen diese Prinzipien nun auf die Nano­meter­skala über­tragen. Winzige Nano-Drohnen sollen mit polari­sierten Laser­strahlen sowohl gesteuert als auch mit Antriebs­energie versorgt werden.

Wenn das gelingt, stünde eine neue Klasse von Nano-Werk­zeugen bereit, die sich hoch­präzise durch Flüssig­keiten steuern lassen. Profi­tieren würden davon sowohl die Nano­technologie als auch die Lebens­wissen­schaften. So könnten beispiels­weise Nano­teilchen in drei Dimen­sionen abge­tastet und ange­ordnet oder Objekte im Inneren von Zellen mani­puliert werden. Hechts Idee: Die Nano-Drohnen, die aus ein­kristallinem Gold herge­stellt werden, sollen Laser­licht unter­schiedlicher Polari­sation absor­bieren und die Anregung an plasmo­nische Wellen­leiter weiter­geben. Diese Wellen­leiter können dann ent­sprechend geformt werden, um mit Hilfe von an ihren Enden emittierten Photonen einen Rück­stoß zu erzeugen.

„Interessanterweise wird die Anregung dieser Wellen­leiter­moden stark asymmetrisch, wenn zirkular polari­siertes Licht verwendet wird“, erläutert der Forscher. Durch diese optische Spin-Bahn-Kopplung lassen sich die Objekte seitlich bewegen oder drehen. Durch die Verwendung von Puls­folgen mit unter­schied­licher Polarisation sollte es laut Hecht möglich sein, „die Bewegung von Nano-Drohnen mit Abmessungen im Bereich der Licht­wellen­länge in Flüssig­keiten so exakt zu steuern wie ihre großen Geschwister bei der Paket­aus­lieferung.“

JMU / RK