Sensoren nach dem Vorbild der Natur

9. Bonner Wissenschaftsn@cht mit Wissenschaftszelt
„Digitale Gesellschaft“, 22. und 23. Mai 2014
Forschungszentrum caesar
Sensoren nach dem Vorbild der Natur
In der Projektgruppe „Mikrosystemtechnologie“ des Forschungszentrums caesar werden
nach dem Vorbild der Natur technologische Sensoren im kleinsten Maßstab entwickelt.
Dieses Vorgehen nennt man „Mikrobionik“.
Den bislang empfindlichsten Sensor für Waldbrände hat die Natur konstruiert: Der Schwarze
Kiefernprachtkäfer spürt Feuer aus bis zu 80 Kilometer Entfernung mit einem
infrarotsensiblen Organ auf, um seine Eier im warmen, verkohlten Holz abzulegen. Die
Infrarot-Strahlung erwärmt eine Flüssigkeit in dem wenige Mikrometer großen Organ des
Käfers. Der Druck steigt und reizt einen Rezeptor. Den Käfern nehmen sich Wissenschaftler
zum Vorbild und entwickeln nach dem gleichen Prinzip einen technologischen Infrarotsensor.
Der Chip könnte zur Überwachung von Gebieten mit Waldbrandrisiko dienen; entweder
stationär als Brandanzeiger oder in Löschflugzeugen zur Ortung der Brandherde durch den
dichten Rauch. Durch ihre geringe Größe können mehrere der Chips auch als Bildsensor in
Infrarotkameras eingesetzt werden.
Fische verfügen über ein Seitenlinienorgan, das den Fischen zur Wahrnehmung von
Wasserbewegungen und Druckschwankungen dient. Der Fisch wird so auch in völliger
Dunkelheit über seine unmittelbare Umgebung informiert. Als Vorbild für den
Strömungssensor dienen den Wissenschaftlern die Kanalneuromasten – hochempfindliche
Sensoren - der Fische: Auch der technologische Sensor besitzt auf seiner Oberfläche so
etwas wie „Härchen“ - sogenannte Lamellen. Die Lamellen befinden sich in einem
Strömungskanal. Durch die Strömung werden die Lamellen ausgelenkt. Mithilfe der
Auslenkungen lassen sich dann Strömungsgeschwindigkeiten ermitteln. Mit dem Sensor
könnte man Lecks in Trinkwasserrohren aufspüren oder den Atemstrom von
Intensivpatienten überwachen.
Prototypen dieser beiden Sensoren werden im Wissenschaftszelt ausgestellt und können
von den Besuchern ausprobiert werden.
Zur Untersuchung von neuronalen Aktivitäten in der Großhirnrinde wurde zudem eine
Schnittstelle (eine optische Elektrode) entwickelt, die den Besuchern ebenfalls präsentiert
wird.
Info:
Forschungszentrum caesar
Stefan Hartmann, E-Mail: [email protected]
Wo: Wissenschaftszelt auf dem Münsterplatz, Bonn