Neu entworfener Antimagnet könnte Magnetfelder abschirmen

Simulierte Wirkung eines Antimagneten mit 10, 20 und 30 Schichten auf das Magnetfeld eines Stabmagneten (Alvaro Sanchez, Universitat Autònoma de Barcelona)
Simulierte Wirkung eines Antimagneten mit 10, 20 und 30 Schichten auf das Magnetfeld eines Stabmagneten (Alvaro Sanchez, Universitat Autònoma de Barcelona)

Spanische Wissenschaftler haben etwas entworfen, das ihnen zufolge ein neuer Typ eines magnetischen Mantels ist, der Objekte vor externen Magnetfeldern abschirmt, während er gleichzeitig jegliche interne Magnetfelder daran hindert, nach außen durchzudringen, was den Mantel nicht nachweisbar macht.

Die Entwicklung eines solchen Gerätes, beschrieben als “Antimagnet”, könnte viele nützliche Anwendungen nach sich ziehen, wie etwa den Schutz der Hülle eines Schiffes vor Minen, welche bei Registrierung eines Magnetfeldes detonieren. Auch könnten es Patienten mit Schrittmachern oder Innenohrimplantaten erlauben, medizinische Ausrüstung zu benutzen.

In ihrer am Freitag (23. September 2011) veröffentlichten Studie beim Institute of Physics und dem New Journal of Physics der German Physical Society haben die Forscher bewiesen, dass ein solcher Mantel unter Verwendung von zweckdienlichen und verfügbaren Materialien und Technologien gebaut werden und für die Entwicklung einer Vielzahl von Anwendungen benutzt werden könnte.

Nehmen wir zum Beispiel einen Patienten mit Schrittmacher bei einem MRI-Scan (Anm. d. Red.: MRI = Magnetresonanztomografie). Wenn das starke Magnetfeld des Magnetresonanztomografen mit dem Schrittmacher interagiert, kann es ernsthafte Schäden an dem Gerät und an dem Patienten verursachen. Das Metall in dem Schrittmacher kann ebenfalls wechselwirken und das starke Magnetfeld des Magnetresonanztomografen stören, was die Beobachtungsfähigkeiten der Maschine beeinflusst.

Die Forscher von der Universitat Autònoma de Barcelona sind sich bewusst, dass die Technologie auch von Kriminellen verwendet werden könnte, um Sicherheitssysteme zu umgehen, etwa in Flughäfen oder Geschäften. Aber sie sind sicher, dass die neue Forschungsarbeit der Gesellschaft in einer positiven Weise nützen könnte, während die Risiken minimiert werden könnten, indem man das Sicherheitspersonal über potenzielle Geräte informiert und sie in die Lage versetzt, Probleme vorauszusehen und zu neutralisieren.

Der leitende Autor, Professor Alvar Sanchez, sagte: “Die Ideen für dieses Gerät und ihre potenziellen Anwendungen sind weitreichend, allerdings ist es vorstellbar, dass sie benutzt werden könnten, um die magnetische Signatur verbotener Objekte zu reduzieren, mit einer Bedrohung für die Sicherheit als Folge. Aus diesen Gründen könnte diese Forschungsarbeit von Sicherheitsleuten berücksichtigt werden, um sicherere Erkennungssysteme und Protokolle zu entwickeln.”

Der Antimagnet wurde entworfen, um aus verschiedenen Schichten zu bestehen. Die innere Schicht würde aus einem supraleitenden Material bestehen, welches ein Magnetfeld daran hindern würde, nach außerhalb des Mantels zu gelangen. Das wäre sehr nützlich, um bestimmte Metalle abzuschirmen.

Die Kehrseite von der Verwendung dieses Material ist allerdings, dass es ein externes Magnetfeld verzerren würde, welches über dem Mantel platziert wurde und ihn somit erkennbar machen würde. Deshalb müsste das Gerät mit verschiedenen äußeren Schichten aus Metamaterialien kombiniert werden, die unterschiedlich große magnetische Permeabilitäten aufweisen, um diese Verzerrung zu korrigieren und das Magnetfeld ungestört zurücklassen.

Die Forscher demonstrierten die Realisierbarkeit des Mantels mit Computersimulationen eines zehnschichtigen, zylindrischen Gerätes, das einen einzelnen kleinen Magneten verhüllt.

Die Wissenschaftler zeigten in beeindruckender Weise, dass der Mantel andere Formen annehmen könnte und funktioniert, wenn der Zylinder nicht vollständig geschlossen war. Das bedeutet, dass Anwendungen für Schrittmacher und Innenohrimplantate noch besser umsetzbar sind, wenn man bedenkt, dass sie Drähte brauchen, um sich mit anderen Körperteilen zu verbinden.

“Wir glauben und hoffen in der Tat, dass einige Laboratorien bald mit der Konstruktion eines Antimagneten beginnen können. Von den beiden Komponenten sind Supraleiter schon verfügbar, beispielsweise in zylindrischer Form, und der springende Punkt wäre es, die magnetischen Schichten mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Das mag ein wenig Arbeit erfordern, aber im Prinzip gibt es die Bestandteile”, fuhr Professor Sanchez fort.

Ein Sprecher des Institute of Physics sagte: “Die Forschungsgruppe hat einen neuen und – was am wichtigsten ist – einen realisierbaren Plan für einen magnetischen Mantel vorgestellt. Der naheliegende nächste Schritt wird sein, das Design in die Konstruktion umzusetzen, damit einige der weitreichenden Anwendungen entwickelt werden können.”

Quelle: http://www.iop.org/news/11/sept/page_52194.html

(THK)

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