Weltneuheit: TU Chemnitz schrumpft Batterie unter Staubkorngröße

Sächsische Wissenschaftler haben einen bioverträglichen Energiespeicher für die Medizin entwickelt, der so klein ist wie ein Staubkorn. Beteiligt waren Forscher der TU Chemnitz, des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden und des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden. Geleitet wurde das Team von Professor Oliver Schmidt, Inhaber der Professur Materialsysteme der Nanoelektronik an der TU Chemnitz, wie die Universität am Montag mitteilte.

"Die Architektur unserer Nano-Biosuperkondensatoren bietet die erste potenzielle Lösung für eine der größten Herausforderungen - winzige integrierte Energiespeicher, die den autarken Betrieb multifunktionaler Mikrosysteme ermöglichen", sagte Vineeth Kumar, Forscher im Team von Professor Schmidt.

Miniaturroboter, die im menschlichen Körper, etwa in der Blutbahn, eingesetzt werden, unterstützen schon heute Mediziner bei der Prävention und Behandlung von Krankheiten wie Krebs. Diese Mikroroboter benötigen eine entsprechend kleine Energiequelle - sogenannte "Mikro-Superkondensatoren". In der Regel benutzen diese Superkondensatoren keine biokompatiblen Materialien, sondern zum Beispiel korrosive Elektrolyte, und entladen sich bei Defekten und Verunreinigungen schnell von selbst. Das macht sie für biomedizinische Anwendungen im Körper ungeeignet.

Hier setzten die Forscher an. Sogenannte Biosuperkondensatoren besitzen zwei herausragende Eigenschaften: Sie sind vollständig biokompatibel, das heißt, dass sie in Körperflüssigkeiten wie Blut eingesetzt und für weitere medizinische Studien genutzt werden können. Zudem entladen sie sich nicht selbst.

Die bisher kleinsten derartigen Energiespeicher sind größer als drei Kubikmillimeter, wie die TU Chemnitz erläuterte. Dem Team um Professor Schmidt sei es nun gelungen, einen 3000-mal kleineren röhrenförmigen Biosuperkondensator herzustellen, der mit einem Volumen von 0,001 Kubikmillimeter weniger Raum als ein Staubkorn einnimmt und dennoch bis zu 1,6 Volt Versorgungsspannung liefert. Das entspricht in etwa der Spannung einer handelsüblichen AAA-Batterie.

Damit könnten künftig Mikroroboter in schwer zugänglichen kleinen Räumen tief im Inneren des menschlichen Körpers agieren, heißt es in der Mitteilung der Universität weiter. Beispielsweise könne die Erfassung des pH-Wertes im Blut in Echtzeit helfen, die Bildung von Tumoren vorherzusagen. "Es ist äußerst ermutigend zu sehen, wie eine neue, extrem flexible und adaptive Mikroelektronik in die miniaturisierte Welt der biologischen Systeme vordringt", sagte Schmidt. (mit oha)