Kleinster Elektromotor der Welt rotiert so schnell wie eine Flugzeugturbine

Universität Texas Kleinster Elektromotor der Welt rotiert so schnell wie eine Flugzeugturbine

22.05.2014Redakteur: Peter Koller

Weniger als 1 Mikrometer groß ist ein Nanomotor der University of Texas in Austin. Er soll vor allem in der Medizintechnik zur Anwendung kommen.

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Der von Donglei „Emma“ Fan entwickelte Nanomotor misst weniger als ein Mikrometer.
(Bild: University of Texas)

Wissenschaftler um die Professorin Donglei „Emma“ Fan an der Cockrell School of Engineering der University of Texas haben den nach ihren Angaben bisher kleinsten, schnellsten und am längsten laufenden künstlichen Motor der Welt gebaut – er ist etwa 500 mal kleiner als ein Salzkorn und misst in allen drei Dimensionen weniger als einen Mikrometer. Der Motor besteht aus drei Elementen: Einer zylinderförmigen Basis, die sich wiederum aus einer Mikroelektrode und einem Nanomagneten zusammensetzt sowie einem Nanodraht, der quer zu dem Zylinder liegt (siehe Bildergalerie).

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Fan ist Assistant Professor im Department of Mechanical Engineering an der University of Texas at Austin und hat zuvor an der Johns Hopkins University geforscht.

Die Darstellung zeigt den Nanomotor im Vergleich zu einem Salzkorn.

Hier sind die drei Bauteile des Nanomotors gut zu erkennen.

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Zusammengebaut, gesteuert und angetrieben wird der Motor durch ein patentiertes Verfahren mit Hilfe von Gleich- und Wechselstromfelder. Auf diese Weise erzielt der Nanomotor eine Drehzahl von 18.000 Umdrehungen pro Minute, vergleichbar einer Flugzeugturbine. Der Motor kann diese Drehzahl für bis 15 Stunden durchhalten. Vergleichbare Ansätze für Nanomotoren brachten es gerade mal auf höchstens 500 Umdrehungen pro Minute und Laufzeiten im Minutenbereich, so die texanischen Forscher.

Das Ziel der Forscher ist der Einsatz solcher Nanoelektromechanischen Systeme (NEMS) in der Medizintechnik. Zum einen könnte der Motor verwendet werden, um Medikamente ganz gezielt im Körper auf Zellebenen auszubringen. Dazu wurde der Nanodraht mit biochemischen Substanzen beschichtet. Am Zielort angekommen, wird die Drehzahl des Motors erhöht, so dass die Substanz durch die Fliehkraft an die Umgebung abgegeben wird. „Wir konnten die Dosierung durch die Steuerung der Drehzahl sehr genau kontrollieren“, so Fan.

In einem künftigen, noch zu entwickelnden, Szenario könnten aus den Motoren auch größere Nanoroboter konstruiert werden, die in der Lage wären, einzelne Zellen gezielt zu greifen und zu manipulieren.

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