Extrem preiswerter Magnetfeldsensor

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Extrem preiswerter Magnetfeldsensor
Extrem preiswerter Magnetfeldsensor

Physiker der University of Utah haben einen kostengünstigen und dennoch hochgenauen Sensor neuer Bauart für die Messung von Magnetfelden entwickelt. Das neue Magnetresonanz-Magnetometer verträgt Hitze, ist widerstandsfähig, arbeitet bei Raumtemperatur und benötigt keine Kalibration. Der größte Nachteil des Prinzips ist seine langsame Reaktionszeit, denn es braucht schon einige Sekunden, um ein Magnetfeld zu detektieren.
 
Der Sensor basiert auf dem organischen, halbleitenden Polymer MEH-PPV, was nichts anderes als preiswerte, orangefarbige und elektrisch leitende Kunststoff-Farbe ist, die eben auch auf Magnetfelder reagiert. Mit nur einem Tropfen davon kann man Magnetfelder sehr genau messen – und so ein Tropfen ist auch nicht teurer als normale Farbe. Der Sensor nutzt dabei quantenmechanische Spin-Effekte. Der Spin von subatomaren Teilchen ist dafür verantwortlich, dass sich die Partikel von Kern und Elektronen wie Mini-Stabmagnete verhalten, die sich im Magnetfeld ausrichten.
 
Die neue für Magnetfeldsensoren geeignete Sensorfarbe enthält negativ geladene Elektronen und die für Halbleiter typischen positiv geladenen „Löcher“, die mit ihren Spins mit Magnetfeldern interagieren. Letzteres geschieht allerdings nur dann, wenn elektromagnetische Wellen einer bestimmten Frequenz diese Farbe durchdringen. Wenn nun ein magnetisches Feld anliegt, kippen die Spins der Partikel dann, wenn die Frequenz der elektromagnetischen Wellen zum Magnetfeld passt. Die Änderung des Spins wird dann in einen Stromfluss umgewandelt, der proportional zur magnetischen Feldstärke ist.

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