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.
© B. Hecht & G. Razinskas, U. WürzburgNano-Drohnen aus einkristallinem Gold reagieren unterschiedlich auf linear und zirkular polarisiertes Licht.
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
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