Dresden. Technologie soll Anwendungen in der Robotik oder Medizin möglich machen
Bewegungen in der virtuellen Realität ohne klobige Handschuhe – das könnte mit einem neu entwickelten Sensor möglich werden. Eingebettet in eine künstliche Haut misst das winzige Gerät die Lage einer Hand im Raum anhand eines äußeren Magnetfeldes. Noch muss dieses Feld von einem Permanentmagneten erzeugt werden, aber die Forscher vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sind zuversichtlich: Nach einer Weiterentwicklung werde das Magnetfeld der Erde ausreichen – wie bei einem Kompass. Die Wissenschaftler beschreiben ihre Erfindung im Fachmagazin „Science Advances“.
„Diese Technologie wird eine Fülle von Anwendungen ermöglichen, von der Navigation, der Bewegungsverfolgung in Robotik, regenerativer Medizin, Sport und Gaming bis hin zur Interaktion in ergänzter Realität“, schreiben die Forscher. Der Sensor und die künstliche Haut sind dabei mit einer Stärke von 3,5 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) so flach, dass sie für den Träger kaum wahrnehmbar sind.
Als Grundlage der Erfindung dient eine von Denys Makarov Makarov und Kollegen entwickelte hauchdünne Polyimidfolie, die mehr als 300 Grad Celsius aushält. Das zentrale Sensorelement ist ein sogenanntes Spin Valve: Es besitzt zwei unterschiedlich magnetisierbare Materialien, und sein elektrischer Widerstand ändert sich mit der Ausrichtung eines äußeren Magnetfeldes. Die Spin Valves sind eingebunden in zwei ineinander verschachtelte Messbrücken, mit denen kleine Widerstandsänderungen gemessen werden können. Die winzigen Änderungen der elektrischen Spannung werden aufgezeichnet und analysiert.
Die Forscher setzten mit ihrer Entwicklung bereits Anwendungsbereiche um, etwa eine berührungslose Einrichtung zum Dimmen einer Lichtquelle. Mit einer Handdrehung um 180 Grad konnte der Nutzer den Lichtschalter vom Minimum zum Maximum bringen, mit vier Zwischenstufen.
Torsten Kröger vom Karlsruher Institut für Technologie, der nicht an der Studie beteiligt war, findet den Ansatz der Dresdner Forscher interessant, Sensoren für Magnetfelder zu verwenden. Üblicherweise funktionieren entsprechende Sensoren nach elektrostatischen oder -dynamischen Prinzipien. „Wenn man ein eigens erzeugtes Magnetfeld verwendet, kann ich mir vorstellen, dass es sehr robust funktioniert.“ Hinsichtlich der Verwendung des Erdmagnetfeldes ist Kröger aber skeptischer, weil dieses recht starke örtliche Schwankungen aufweise.
dpa