带有光驱动纳米马达的微型无人机

手持式激光笔在“发射”时不会产生明显的反冲力——即使它会发出定向的光粒子流。原因是它的质量非常大，而光粒子在离开激光指示器时会产生非常小的反冲脉冲。

然而，很早以前就很清楚，光学反冲力确实可以对相应的小粒子产生非常大的影响。例如，彗星的尾部指向远离太阳的部分原因是光压。通过光帆推进轻型航天器也被反复讨论过，最近一次是与“星射”项目有关，其中将一支微型航天器舰队送往半人马座阿尔法星。

以普通四轴无人机为模型

在《自然纳米技术》杂志上，由BertHecht教授(纳米光学组实验物理5主席)领导的维尔茨堡物理学家现在首次表明，不仅可以在水环境中有效地推动微米大小的物体光，而且还可以在具有所有三个自由度(两个平移加一个旋转)的表面上精确控制它们。

在这样做的过程中，他们受到了普通四轴飞行器无人机的启发，其中四个独立的转子可以完全控制运动。这种控制可能性为通常极其困难的纳米和微米物体的处理提供了全新的选择，例如纳米结构的组装、纳米精度的表面分析或生殖医学领域。

维尔茨堡微型无人机由一个直径为2.5微米的透明聚合物圆盘组成。该磁盘中嵌入了多达四个由金制成的可独立寻址的纳米电机。

“这些电机基于维尔茨堡开发的光学天线，即尺寸小于光波长的微小金属结构，”赫克特研究小组的博士后吴晓飞说。“这些天线专门针对接收圆偏振光进行了优化。这使得无论无人机的方向如何，电机都可以接收光，这对于适用性至关重要。在进一步的步骤中，接收到的光能然后由电机发射产生光学反冲力的特定方向，这取决于偏振的旋转方向(顺时针或逆时针)以及两种不同波长的光中的任何一种。”

只有有了这个想法，研究人员才能够有效而精确地控制他们的微型无人机。由于无人机的质量非常小，可以实现极高的加速度。

微型无人机的开发具有挑战性。它始于2016年，由大众基金会(VWFoundation)专门用于风险项目的研究资助。

基于单晶金的精密制造

纳米马达的极其精确的制造对于微型无人机的功能至关重要。使用加速氦离子作为一种从单晶金中切割纳米结构的方法已证明是一种改变游戏规则的方法。在进一步的步骤中，无人机机身是使用电子束光刻生产的。最后，无人机必须从基板上分离出来并放入溶液中。

在进一步的实验中，正在实施一个反馈回路来自动纠正对微型无人机的外部影响，从而更精确地控制它们。此外，研究团队还努力完善控制选项，以便无人机在地表以上的高度也可以控制。当然，另一个目标是将功能工具附加到微型无人机上。