Ihre spezielle Form hilft vielen Pflanzensamen sich zu verbreiten: So segeln beispielsweise die Früchte des auch als „Pusteblume“ bekannten Löwenzahns wie kleine Fallschirmchen durch die Luft, mitunter kilometerweit. Die Samen des Ahornsamens bewegen sich mit ihren propellerartigen Flügeln eher wie winzige Hubschrauber.
Inspiriert von natürlichen Vorbildern wie diesen haben die Forscherinnen und Forscher um John A. Rogers von der Northwestern University nun ein winziges Fluggerät entwickelt, das Wind und Luftströmungen ähnlich optimal nutzen soll wie die Pflanzensamen. „Die biologischen Strukturen sind so beschaffen, dass sie ganz langsam und kontrolliert sinken. Auf diese Weise nutzen sie die Winde für die längstmögliche Zeit“, meint Rogers dazu in einer Aussendung. Rein passiv könnten sie so große Distanzen schaffen.
Kontrollierter Schwebflug
Zuerst entwarf das Team eine Reihe von Modellen, die den natürlichen Vorbildern nachempfunden waren, die kleinsten waren kleiner als ein Millimeter. Mit Simulationen und Experimenten im Windkanal wurde anschließend die Flugtauglichkeit geprüft und untersucht, welche Formen optimal sind. Denn das Design soll sicherstellen, dass die hubschrauberähnlichen Miniaturen langsam und kontrolliert runterschweben, wenn sie aus großer Höhe abgeworfen werden, z.B. aus einem Flugzeug oder von einem hohen Gebäude.
Von ihrem Ergebnis zeigen sich die Forscher mehr als überzeugt: „Ich glaube, wir haben die Natur sogar übertroffen“, betont Rogers. Unter anderem seien die Flugbahnen der millimetergroßen Fluggeräte stabiler. Gleichförmig rotierend sinken sie langsam zu Boden. Die Mikrohubschrauber sind dabei sogar kleiner als manches natürliche Vorbild.
Fliegende Mikroelektronik
Laut den Forschern kann man die winzigen Fluggeräte mit Mikroelektronik aller Art ausstatten: Sensoren, Antennen, Speicher, etc. „Unser Ziel waren winzige Elektronikteile mit Flügeln, die sich kontrolliert über große Gebiete ausbreiten können“, so Rogers.
In großen Schwärmen ausgeschickt wären sie beispielsweise ideal, um Luftverschmutzung zu messen oder andere Umweltprobleme systematisch zu erfassen. Auch ein Einsatz in der drahtlosen Kommunikation wäre denkbar. Damit die fliegende Mikroelektronik am Ende nicht selbst zum Umweltproblem wird, haben die Forscher biologisch abbaubare Materialien verwendet.