Neues aus Forschung & Technik

Drohnen mit Insektenaugen, Affen im Rollstuhl und wieder mal Graphen

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Es gibt viele Technologien, die von der Natur inspiriert sind. Helikopter oder der Klettverschluss etwa. Ein Forscherteam aus Schweden entwickelte nun ein System, mit dem Drohnen autonom navigieren können. Die Idee dazu kam den Forschern, als sie Insekten beobachteten.

Bienen orientieren sich an der Stärke des einfallenden Lichts. So erkennen sie Lücken in der Vegetation. (Quelle: Thomas Leth-Olsen/Flicker (CC BY 2.0))
Bienen orientieren sich an der Stärke des einfallenden Lichts. So erkennen sie Lücken in der Vegetation. (Quelle: Thomas Leth-Olsen/Flicker (CC BY 2.0))

Wie bringt man einer Drohne bei, selbstständig Objekten auszuweichen? Die Forscherinnen Emily Baird und Marie Dacke der schwedischen Universität Lund haben eine Antwort: mit Bienen. Die beiden Biologinnen beobachteten die Insekten im Regenwald Panamas. Dabei fanden sie heraus, wie die Bienen beim Flug durch den Regenwald navigieren.

Die Bienen orientieren sich offenbar an der Stärke des einfallenden Lichts. Sie erkennen so Lücken in der Vegetation und ob diese gross genug sind, damit sie hindurchfliegen können. Das System der Bienen sei ideal, um es für kleine, leichte Roboter wie etwa Drohnen zu adaptieren. "Ich glaube, das wird in den nächsten fünf bis zehn Jahren Realität", lässt sich Baird in einer Mitteilung zitieren.

Mit Spin zum Halbleiter von morgen

In der Schweiz interessiert sich die Wissenschaft derweil für viel kleinere Objekte. Eine Gruppe von Forschern der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), des Max-Planck-Instituts in Mainz und der TU Dresden gelang es, Graphen-Nanobänder mit "perfektem Zickzackrand" herzustellen, wie die Empa mitteilt. Die Atome am Rand der Nanonbänder würden über Elektronen mit unterschiedlichem Drehsinn, dem sogenannten Spin, verfügen. Dieser Spin könnte Graphen-Nanobänder nach Meinung der Forscher zum Werkstoff für eine Elektronik der Zukunft machen. Die sogenannte Spintronik.

Graphen gilt als Stoff mit wundersamen Eigenschaften und als möglicher Ersatz für Silizium. Das käme nämlich als Halbleitermaterial allmählich an seien Grenzen. Bevor Graphen Silizium ersetzen kann, muss es in einen Halbleiter "verwandelt" werden, wie die Forscher schreiben. Dem Team der Empa gelang das erstmals im Jahr 2010. Damals stellten sie ein nur wenige Nanometer breites Graphenband mit "präzise geformten Rändern" her.

Die Zickzackränder aus den aktuellen Versuchen seien nun ein weiterer Schritt, um Graphen dereinst als Halbleiter einsetzen zu können. Die Forscher entwickelten nach eigenen Angaben eine Vorstufe eines Graphentransistors. 

Bewegung durch Gedankenkraft

Etwas grobschlächtiger ging es bei einem Projekt in den USA zu. Die Wissenschaftler um Miguel Nicolelis von der Duke University Medical School in Durham, North Carolina, implantierten zwei Rhesusaffen mehrere Elektronen in für Bewegung verantwortliche Hirnbereiche.

Anschliessend setzten die Forscher diese Affen in eine motorisierte Box auf Rädern. Diese Box steuerten sie zu einer Schale mit Trauben, an der sich die Affen bedienen durften. Danach aktivierten die Forscher ein sogenanntes Brain-Machine-Interface. Das war mit den Elektroden im Hirn der Affen verbunden. Es übersetzt Aktivierungsmuster des Gehirns in elektronische Signale. Die Affen lernten, die motorisierte Box mit Kraft ihrer Gedanken zu der ­Schale mit Trauben zu steuern. Mit den Experimenten wollen die amerikanischen Forscher künftig gelähmten Menschen helfen. Sie glauben, dass in Zukunft "die ­Mobilität des gesamten Körpers" wiederhergestellt werden kann.

Das Besondere am Versuch mit den Affen sei, dass eine dem Hirn zuvor unbekannte Bewegung – das Steuern eines Rollstuhls – in elektrische Signale übersetzt wurde. Allerdings gibt es einen Haken. Die Affen waren gesund und nicht gelähmt. Es sei deshalb nicht auszuschliessen, dass auch Hirnimpulse von Armbewegungen der Affen Einfluss hatten. Die Forscher wollen das in weiteren Studien überprüfen.

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