Kleiner Sensor ganz groß

Neues Prinzip zur Magnetfeldmessung mit hohem Anwendungspotenzial

Magnetfeldsensoren sind in der modernen Technik mittlerweile unverzichtbar. Ihre vielfältigen Einsatzgebiete reichen vom altbekannten Kompass bis zum modernen Auto oder Smartphone. Arbeitsgruppen der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben jetzt unter Leitung von Professor Franz Faupel einen Miniatursensor entwickelt. In der Fachzeitschrift Applied Physics Letters präsentiert das Team aus Materialwissenschaftlern und Elektrotechnikern seine Ergebnisse. Wegen der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten wurde der neuartige Sensor auch in dem renommierten Journal Nature als Highlight-Artikel vorgestellt.

„Der Sensor besteht aus einem winzigen Balken von 125 Mikrometern Länge“, erklärt Faupel. Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von etwa 100 Mikrometer. „Beschichtet ist der Balken mit einem Material, das innerhalb eines Magnetfeldes weicher wird.“ Zur Messung des Magnetfelds bringen die Wissenschaftler den Balken mechanisch zum Schwingen. Die Schwingungsfrequenz ist wiederum abhängig von der Härte der Beschichtung. „Anhand der Frequenzen können wir also die Eigenschaften eines Magnetfeldes genau bestimmen“, so Faupel weiter.

Im Gegensatz zu vorherigen Modellen sind keine zusätzlichen Magnetfelder nötig, damit der neue Sensor funktioniert. Er kann niederfrequente und statische Magnetfelder detektieren, die besonders in der Medizin eine große Rolle spielen. So könnte der Sensor den Einsatz von magnetischen Partikeln im Körper unterstützen, um beispielsweise Tumore zu bekämpfen oder Medikamente gezielt im Körper freizusetzen. Von großem Vorteil ist zudem, dass der Sensor nicht gekühlt werden muss und in bestehende Mikroelektronik integriert werden kann.

Das interdisziplinäre Team erarbeitete das neue Konzept im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Magnetoelektrische Verbundwerkstoffe – Biomagnetische Schnittstellen der Zukunft“ (SFB 855) an der CAU. Der Anfang 2010 bewilligte SFB 855 wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für zunächst vier Jahre gefördert und wird in der ersten Förderperiode mit rund 11,5 Millionen Euro finanziert.