Onderzoekers van het Max-Planck Gesellschaft hebben een manier bedacht om micromachines in elkaar te zetten met behulp van elektrische velden. Het gaat om 'machines' kleiner dan de dikte van een mensenhaar.
Met het systeem kunnen onderdelen van een micromachine zichzelf zo rangschikken dat ze zichzelf vervolgens in elkaar kunnen zetten in een elektrisch veld. Denk hierbij aan onderdelen als micropompjes of micromotors voor minuscule vehikels. Zo’n microvehikel kan in de toekomst wellicht medicijnen direct op de juiste plaats in het lichaam afleveren of onderdeel worden van een microlaboratorium of lab-on-a-chip waardoor tests op een chip uitgevoerd kunnen worden en zo de natuurlijke omgeving beter nagebootst kan worden.
Diëlektroforese
De gebruikte techniek om zo’n micro-omgeving in elkaar te zetten heet diëlektroforese waarbij deeltjes zich in de richting van toenemende of afnemende veldsterktes bewegen. Andere technieken om dit soort mini-onderdelen te koppelen zijn bijvoorbeeld systemen waarbij magnetische deeltjes aan de onderdelen zitten of waarbij componenten met behulp van chemische reacties op de juiste plek aan elkaar gekoppeld worden.
Bij diëlektroforese wordt gebruikgemaakt van isolerende materialen samen met onderdelen van plastic of kwarts. Die onderdelen worden gepolariseerd om vervolgens een niet-uniform elektrisch veld te wijzigen. De polarisatierichting van de onderdelen wordt via een theoretisch model vastgesteld. In zo’n van te voren berekend veld weten de gepolariseerde onderdelen zich in de juiste positie te manoeuvreren om vervolgens op de correcte wijze aan elkaar gezet te worden.
Microvehikel
De onderzoekers bouwden als proefopstelling een microvehikel met een niet-magnetisch chassis en magnetische kralen als wieltjes. De wieltjes werden vervolgens met behulp van het elektrisch veld in de ‘wielkasten’ geplaatst. De wieltjes in dit autootjes kunnen vrij bewegen, wat ook een van de voordelen is van dit systeem: bij chemische verbindingen worden onderdelen bijvoorbeeld echt aan elkaar ‘gekit’, met dit systeem kunnen onderdelen nog vrijelijk bewegen. In het geval van het microvehikel kon het apparaatje rijden door een roterend magnetisch veld aan te leggen waardoor vervolgens de wieltjes draaien en het dingetje rijdt.
Naast het autootje wisten de onderzoekers ook andere micromachines te ontwerpen, zoals een micropomp en machientjes die zichzelf van verschillende grotere en kleinere componenten in complexere structuren omzetten.
In de toekomst kan een combinatie van verschillende technieken leiden tot interessante micromachines waarbij de onderzoekers hopen dat deze techniek een interessante manier is om de complexiteit van dergelijke ontwerpen te verminderen.
