帶有光驅動納米馬達的微型無人機

手持式激光筆在“發射”時不會產生明顯的反沖力——即使它會發出定向的光粒子流。原因是它的質量非常大，而光粒子在離開激光指示器時會產生非常小的反沖脈沖。

然而，很早以前就很清楚，光學反沖力確實可以對相應的小粒子產生非常大的影響。例如，彗星的尾部指向遠離太陽的部分原因是光壓。通過光帆推進輕型航天器也被反復討論過，最近一次是與“星射”項目有關，其中將一支微型航天器艦隊送往半人馬座阿爾法星。

以普通四軸無人機為模型

在《自然納米技術》雜志上，由BertHecht教授(納米光學組實驗物理5主席)領導的維爾茨堡物理學家現在首次表明，不僅可以在水環境中有效地推動微米大小的物體光，而且還可以在具有所有三個自由度(兩個平移加一個旋轉)的表面上精確控制它們。

在這樣做的過程中，他們受到了普通四軸飛行器無人機的啟發，其中四個獨立的轉子可以完全控制運動。這種控制可能性為通常極其困難的納米和微米物體的處理提供了全新的選擇，例如納米結構的組裝、納米精度的表面分析或生殖醫學領域。

維爾茨堡微型無人機由一個直徑為2.5微米的透明聚合物圓盤組成。該磁盤中嵌入了多達四個由金制成的可獨立尋址的納米電機。

“這些電機基于維爾茨堡開發的光學天線，即尺寸小于光波長的微小金屬結構，”赫克特研究小組的博士后吳曉飛說。“這些天線專門針對接收圓偏振光進行了優化。這使得無論無人機的方向如何，電機都可以接收光，這對于適用性至關重要。在進一步的步驟中，接收到的光能然后由電機發射產生光學反沖力的特定方向，這取決于偏振的旋轉方向(順時針或逆時針)以及兩種不同波長的光中的任何一種。”

只有有了這個想法，研究人員才能夠有效而精確地控制他們的微型無人機。由于無人機的質量非常小，可以實現極高的加速度。

微型無人機的開發具有挑戰性。它始于2016年，由大眾基金會(VWFoundation)專門用于風險項目的研究資助。

基于單晶金的精密制造

納米馬達的極其精確的制造對于微型無人機的功能至關重要。使用加速氦離子作為一種從單晶金中切割納米結構的方法已證明是一種改變游戲規則的方法。在進一步的步驟中，無人機機身是使用電子束光刻生產的。最后，無人機必須從基板上分離出來并放入溶液中。

在進一步的實驗中，正在實施一個反饋回路來自動糾正對微型無人機的外部影響，從而更精確地控制它們。此外，研究團隊還努力完善控制選項，以便無人機在地表以上的高度也可以控制。當然，另一個目標是將功能工具附加到微型無人機上。