Grünalgen statt Motor: Delfter Roboterarm greift mit Licht und Photosynthese
Forscher der TU Delft haben einen nur zwei Zentimeter langen, weichen Greifarm gebaut, den lebende Mikroalgen antreiben. Er biegt sich im Licht und hält kleinste Gegenstände.
Symbolbild · Foto: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College / Wikimedia Commons, Public domain (zugeschnitten und skaliert)
Forschende der Technischen Universität Delft in den Niederlanden haben einen weichen Roboterarm entwickelt, der ohne Motor und Batterie auskommt: Angetrieben wird er von Grünalgen und Licht. Der Streifen aus zwei Hydrogel-Schichten ist rund zwei Zentimeter lang und einen Millimeter dick, auf seiner Oberfläche wächst eine Schicht der Süßwasseralge Chlamydomonas reinhardtii. Die Algen sind nicht gentechnisch verändert. Die Arbeit erschien im Fachjournal „Nature Communications“.
Das Prinzip: Bei Beleuchtung betreiben die Algen Photosynthese und heben dabei den pH-Wert im Gel an. Die beiden Schichten reagieren unterschiedlich auf den pH-Wert und quellen verschieden stark auf, sodass sich der Streifen krümmt. Im Dunkeln setzt die Atmung der Algen Kohlendioxid frei, der pH-Wert sinkt und der Arm biegt sich zurück. „Innerhalb von 10 Sekunden beginnt der Aktor bereits, sich in die Gegenrichtung zu biegen“, sagte Erstautor Fan Jiang laut TU Delft.
In Versuchen hakte der Arm einen kleinen Gummiring ein und umschloss als Vierfinger-Greifer eine winzige Metallkugel, die er im Dunkeln wieder losließ. Die Kräfte sind allerdings sehr gering, eine vollständige Biegung kann nach Angaben von t3n bis zu 18 Stunden dauern, und das System funktioniert nur in nährstoffhaltiger Flüssigkeit. Studienleiterin Marie-Eve Aubin-Tam sieht mögliche Einsätze etwa bei lichtgesteuerten Beschattungselementen und in der Landwirtschaft.