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Dienstag, 26.07.2016
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Forscher entwickeln Tarnkappe für Magnetfelder

Isolierende Umhüllung mit heute verfügbarer Technologie realisierbar

Forscher haben erstmals das Konzept für eine magnetische "Tarnkappe" entwickelt. Wie sie in Computersimulationen belegen, könnte eine solche Umhüllung magnetische Metalle vollkommen von Magnetfeldern in der Umgebung abschirmen. Ein solcherart getarntes Objekt wäre dann für Detektoren und für andere Magnete "unsichtbar", berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "New Journal of Physics". Die magnetische Tarnkappe benötige keine exotischen Materialien, sondern könne mit bereits verfügbaren Bausteinen und Technologien realisiert werden.
Funktionsprinzip der magnetischen Tarnkappe

Funktionsprinzip der magnetischen Tarnkappe

Schon seit längerem ist bekannt, dass sogenannte Supraleiter Magnetfelder blockieren. Unter Supraleitern versteht man Materialien, die bei Abkühlung unter einen Schwellenwert keinen elektrischen Widerstand mehr besitzen. Bildet ein solches Material beispielsweise eine Kugel, lässt es Magnetfelder aus dem Inneren nicht hinaus und solche von außen nicht hinein. Der Supraleiter lenkt stattdessen die magnetischen Feldlinien um sich herum.

Die Verzerrung der Feldlinien durch einen solchen Supraleiter sei aber leicht festzustellen, sagen die Forscher. Man habe daher nach einer Möglichkeit gesucht, Magnetfelder ohne eine solche Verzerrung zu blockieren. Als Lösung habe sich ein zylindrischer Aufbau mit einer inneren Supraleiterschicht und einer äußeren Hüll erwiesen, berichten die Wissenschaftler.

Die Hülle umfasse neun Schichten aus zwei jeweils abwechselnd übereinander liegenden Materialien. Das erste Material bestehe aus magnetischen Nanopartikeln, die in einer nicht-magnetischen Grundsubstanz eingebettet sind. "Das zweite Material kann durch eine bestimmte Anordnung von supraleitenden Platten realisiert werden", schreiben die Forscher. Die Kombination dieser Hüllschichten führe dazu, dass die Tarnkappe und ihr Inhalt für Magnetsensoren quasi unsichtbar würden. In einem Magnetfeld seien keine Wechselwirkungen mit vorhandenen Feldlinien mehr messbar.


Abschirmung von Herzschrittmachern und Minenschutz


Ein solches Gerät könnte zukünftig beispielsweise eingesetzt werden, um Herzschrittmacher gegen die starken Magnetfelder bei medizinischen Kernspin-Untersuchungen zu isolieren, sagen die Forscher. Die "Tarnkappe" sei aber auch nützlich, um Magnetfelder in ihrem Inneren unsichtbar einzuschließen. Damit ließen sich beispielsweise Schiffe vor Wasserminen zu schützen, die normalerweise auf das magnetisierbare Metall der Schiffsrümpfe reagieren.

"Wir glauben und hoffen, dass einige Laboratorien schon bald damit beginnen könnten, den ersten Antimagneten zu bauen", sagt Hauptautor Alvaro Sanchez von der Universität von Barcelona. Von den zwei benötigten Komponenten seien Supraleiter bereits überall verfügbar. Die magnetischen Schichten mit den gewünschten Merkmalen zu entwickeln könne noch ein wenig Arbeit erfordern, aber prinzipiell seien die Zutaten dafür ebenfalls vorhanden.

Tarnkappe könnte auch Sicherheitsprobleme bringen


Die neue Technologie ermögliche jedoch nicht nur neue, positive Anwendungen, warnen die Forscher. "Es ist denkbar, dass das Prinzip dieses Geräts auch genutzt werden könnte, um die Magnetsignatur verbotener Objekte zu verbergen", sagt Sanchez. Kriminelle könnten es beispielsweise nutzen, um die Sicherheitssysteme an Flughäfen oder Läden auszutricksen.

"Aus diesem Grund sollte diese Forschung auch von Sicherheitsbehörden verfolgt werden, damit sie darauf basierend sicherere Detektionssysteme und Protokolle entwickeln können", meint Sanchez. Generell sei er jedoch zuversichtlich, dass Anwendungen einer solchen magnetischen Tarnkappe für die Gesellschaft eher Vorteile als Nachteile bringe.
(New Journal of Physics, 26.09.2011 - NPO)