SEM 30x-Schwimmer

Entwicklung und Optimierung magnetischer Mikroschwimmer

Entwicklung und Optimierung magnetischer Mikroschwimmer

Mikroskopisch kleine Roboter, die mit Hilfe von Magnetfeldern durch den menschlichen Körper gesteuert werden – diese faszinierende Vorstellung bietet perspektivisch eine ganze Reihe interessanter Anwendungen in der modernen Medizin, die von mikrochirurgischen Eingriffen über die zielgerichtete Verabreichung von Medikamenten bis hin zur Zerstörung bösartiger Zellen durch Hyperthermie reichen.

Im Rahmen meiner Masterarbeit am Fraunhofer IMTE habe ich mich aus physikalischer Perspektive mit einigen Fragen befasst, die auf dem Weg zur Realisierung dieser Vision noch offen sind. Ich habe theoretische Modelle implementiert, die eine Simulation und Optimierung fluiddynamischer sowie magnetischer Eigenschaften helixförmiger, magnetischer Mikroroboter ermöglichen. Des Weiteren habe ich experimentell Prozesse entwickelt und optimiert, mit denen sich magnetisch steuerbare Roboter im Mikrometerbereich fertigen lassen.

Parameter-Sweep
Magnetische Mikroroboter. Die Roboter wurden mittels Zwei-Photonen-Lithographie gefertigt, wobei die Auswirkung verschiedener Prozessparameter analysiert wurde.
Magnetische Mikroroboter in einem rotierenden Magnetfeld. Das optimierte Design (unten) zeichnet sich durch eine deutlich höhere Fortbewegungsgeschwindigkeit bei gleicher Rotationsfrequenz aus.

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