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Unsichtbare Sensoren, die die von ihnen gemessenen Magnetfelder nicht verfälschen

03.05.2018

Fast alle Magnetfeldsensoren, die in modernen Computern, Autos, Flugzeugen und anderen Systemen verwendet werden, führen zu erheblichen Verzerrungen der von ihnen gemessenen Magnetfelder. Diese Verzerrungen können bei einigen Anwendungen ein großes Problem darstellen, beispielsweise bei medizinischen oder wissenschaftlichen Geräten, die ultrahochpräzise Messungen durchführen. Außerdem können eingeführte Verzerrungen in Systemen, die viele verschiedene Arten von Sensoren verwenden, Übersprechen verursachen.

Wissenschaftlern der Autonomen Universität Barcelona, Barcelona,Spanien, ist es gelungen, eine Lösung für das oben beschriebene Problem zu finden. Die von ihnen geschaffenen Sensoren sind aus magnetischer Sicht "unsichtbar", dh diese Sensoren führen keine Verzerrung in Magnetfelder ein, sondern ermöglichen Messungen dieser Felder.

„Dies ist der erste magnetische ‚unsichtbare Sensor‘ seiner Art“, sagt Rosa Mach-Batlle.

Die Grundmasse von Magnetfeldsensoren besteht aus ferromagnetischen Materialien, die als Verstärker für die aufgenommenen Signale wirken. Die Kehrseite dieser Medaille ist jedoch, dass ferromagnetische Materialien die Form und Stärke des Magnetfelds verzerren. Frühere Versuche wurden unternommen, einen "unsichtbaren" Magnetsensor herzustellen, indem das ferromagnetische aktive Element dieses Sensors in eine Art magnetischer "Unsichtbarkeitsumhang" gehüllt wurde. Dieser Ansatz isolierte den Sensor jedoch vollständig vom Magnetfeld und beraubte ihn der Fähigkeit, Messungen durchzuführen.

Die Basis des neuen Stealth-Sensors ist eine kugelförmige Magnethülle, deren Form die Magnetfeldverzerrungen kompensiert und isoliert, die durch das im Inneren befindliche empfindliche Element dieses Sensors eingeführt werden. In dieser Hülle entsteht eine Masse aus dünnen Spalten, durch die das externe Magnetfeld das empfindliche Element erreicht und Messungen durchführt. Der maximale Grad an "Unsichtbarkeit" dieses Sensors ist gegeben, wenn das gemessene Magnetfeld gleichmäßig ist und das innere sensitive Element des Sensors ebenfalls eine Kugelform hat.

Die Kugelhülle, die den Sensor umgibt, muss magnetische Eigenschaften haben, die kein natürlich vorkommendes Material hat. Diese Eigenschaften wurden der Hülle dadurch verliehen, dass sie aus einem Material mit künstlich komplexer Struktur, dem sogenannten Metamaterial, hergestellt wurde, das auf einem Hochtemperatur-Supraleiter-Material basiert.

In ihrer weiteren Forschung wollen die Wissenschaftler mit solchen Lösungen eine hocheffiziente magnetische Tarnkappe herstellen. Dies wiederum kann verwendet werden, um Geräte zu schaffen, die in Gegenwart starker magnetischer Wechselfelder funktionieren müssen, oder Geräte, die es ermöglichen, Magnetfeldern eine bestimmte komplexe Form zu geben.

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Geteilte Aufmerksamkeit synchronisiert Gehirne 04.05.2017

Es ist bekannt, dass, wenn zwei Menschen sich an irgendeiner Art von gemeinsamer Aktivität beteiligen, ihre Gehirnaktivität synchronisiert wird. Wenn mehrere Musiker dasselbe Stück spielen, arbeiten ihre Gehirne harmonisch miteinander, auch wenn die Musiker selbst unterschiedliche Parts spielen. Gemeinsamkeiten in der Gehirnaktivität finden sich bei Menschen, die nur gemeinsam Filme schauen.

Forscher der New York University experimentierten mit einer Gruppe von Studenten: Während des Semesters gingen die Studenten mit einem tragbaren Gerät zum Lesen von Gehirnströmen zum Unterricht. So gelang es uns, Informationen darüber zu sammeln, wie das Gehirn in einer realen sozialen Gruppe außerhalb des Labors und unter verschiedenen Bedingungen funktioniert: wenn eine Person daran interessiert ist, Material zu hören, wenn es im Gegenteil langweilig ist; Darüber hinaus interessierte die Autoren der Arbeit, wie jeder der Teilnehmer des Experiments mit seinen Kameraden und dem Lehrer umgeht und wie sehr jeder von ihnen Gruppenaktivitäten im Allgemeinen mag.

Es stellte sich heraus, dass der Grad der Synchronisation der Gehirnaktivität mit dem Interesse der Schüler am Fach und am Lehrer zusammenfiel – mit anderen Worten, wenn sie sich für den Stoff und seine Präsentation interessierten, wurden ihre elektrischen Gehirnrhythmen ähnlich. Andererseits hing die Synchronisation davon ab, wie sehr sich die Menschen mögen und wie einfach es für sie ist, miteinander zu kommunizieren. Das heißt, als Reaktion auf interessantes Material stimmen die Gehirne enger Freunde stärker überein als diejenigen, die einander gleichgültig gegenüberstehen (obwohl sie sich möglicherweise auch für den Unterricht interessieren).

Eine gute Synchronisation zwischen Freunden kam nur zustande, wenn sie sich persönlich vor dem Vortrag unterhielten; außerdem mussten sie sich beim Vortrag selbst nicht mehr ins Gesicht sehen – ihre Gehirne waren sowieso synchronisiert. Alles sah so aus, als hätten sich zwei Personen vor dem Event auf eine gemeinsame Welle eingestellt, um danach das Event selbst genauso wahrzunehmen. Diejenigen, denen es besonders wichtig war, in einer Gruppe zu arbeiten, zeigten eine größere Synchronisation mit ihren Kameraden.

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