Japanische Forscher entwickeln „Rucksäcke“ mit Solarzellen, um kontrollierbare Cyborg-Kakerlaken zu erschaffen

Sep 04, 2023

In nicht allzu ferner Zukunft könnten Schwärme von Cyborg-Kakerlaken die neuen Ersthelfer sein, die Erdbebenüberlebende erreichen, die unter Tonnen von Trümmern gefangen sind.

Zumindest sagt ein Team japanischer Forscher, dass ihr jüngster Durchbruch dafür genutzt werden könnte.

Sie haben die Fähigkeit demonstriert, „Rucksäcke“ aus Solarzellen und Elektronik an den Käfern anzubringen und ihre Bewegung per Fernbedienung zu steuern.

Kenjiro Fukuda und sein Team vom Thin-Film Device Laboratory des japanischen Forschungsriesen Riken entwickelten einen flexiblen Solarzellenfilm mit einer Dicke von 4 Mikrometern – etwa einem 25stel der Breite eines menschlichen Haares – der auf den Hinterleib des Insekts passt.

Der Film ermöglicht es der Plötze, sich frei zu bewegen, während die Solarzelle genug Strom erzeugt, um Richtungssignale zu verarbeiten und an die Sinnesorgane an der Hinterhand des Käfers zu senden.

Die Arbeit baut auf früheren Experimenten zur Insektenbekämpfung an der Nanyang Technological University in Singapur auf und könnte eines Tages zu Cyborg-Insekten führen, die gefährliche Bereiche viel effizienter betreten können als Roboter.

„Die Batterien in kleinen Robotern sind schnell leer, sodass die Zeit für die Erkundung kürzer wird“, sagte Dr. Fukuda.

„Ein wesentlicher Vorteil [eines Cyborg-Insekts] besteht darin, dass sich das Insekt bei seinen Bewegungen selbst bewegt, sodass der Strombedarf bei weitem nicht so hoch ist.“

Dr. Fukuda und sein Team wählten für die Experimente zischende Kakerlaken aus Madagaskar, weil sie groß genug sind, um die Ausrüstung zu tragen, und weil sie keine störenden Flügel haben.

Selbst wenn Rucksack und Folie auf dem Rücken festgeklebt sind, können die Käfer kleine Hindernisse überwinden oder sich beim Umdrehen wieder aufrichten.

Doch die Forschung hat noch einen langen Weg vor sich.

In einer aktuellen Demonstration nutzte der Riken-Forscher Yujiro Kakei einen speziellen Computer und ein drahtloses Bluetooth-Signal, um der Cyborg-Kakerlake mitzuteilen, dass sie nach links abbiegen solle, was sie dazu veranlasste, in diese allgemeine Richtung zu rennen.

Aber als das „richtige“ Signal gegeben wurde, drehte sich der Käfer im Kreis.

Die nächste Herausforderung besteht darin, die Komponenten zu miniaturisieren, damit sich die Insekten leichter bewegen können und Sensoren und sogar Kameras angebracht werden können.

Herr Kakei baute den Cyborg-Rucksack aus Teilen im Wert von 5.000 Yen (52,41 US-Dollar), die er im berühmten Elektronikviertel Akihabara in Tokio gekauft hatte.

Der Rucksack und die Folie können entfernt werden, sodass die Kakerlaken im Terrarium des Labors wieder zum Leben erwachen können. Die Insekten reifen innerhalb von vier Monaten heran und können in Gefangenschaft bis zu fünf Jahre alt werden.

Über die Katastrophenrettung hinaus sieht Dr. Fukuda weitreichende Anwendungsmöglichkeiten für den Solarzellenfilm, der aus mikroskopisch kleinen Schichten aus Kunststoff, Silber und Gold besteht.

Der Film könnte zur Überwachung von Vitalfunktionen in Kleidung oder Hautpflaster eingebaut werden.

An einem sonnigen Tag könne ein mit dem Material bespannter Sonnenschirm genug Strom erzeugen, um ein Mobiltelefon aufzuladen, sagte er.

Reuters