Diode für Magnetfelder
Physiker erwarten zahlreiche Anwendungen für neuartiges Bauelement.
Elektrische Dioden leiten elektrischen Strom in eine Richtung, unterbinden aber die Stromleitung in der anderen Richtung. Dioden finden sich in praktisch jedem elektronischen Gerät. Für Magnetfelder gab es solche Bauelemente bisher nicht. Innsbrucker Quantenphysiker haben eine Diode für Magnetfelder konstruiert und im Labor getestet. Das von den Forschungsgruppen um den Theoretiker Oriol Romero-Isart und den Experimentalphysiker Gerhard Kirchmair entwickelte Bauelement könnte eine Reihe neuer Anwendungen ermöglichen.
Abb.: Wenn ein Strom durch die linke Spule fließt, erreicht das erzeugte Magnetfeld die rechte Spule (o). Wenn durch die rechte Spule ein Strom fließt, erreicht das Magnetfeld die linke Spule nicht. (Bild: L. Veloso)
„Das von uns entwickelte Konzept erlaubt es, das Magnetfeld von einem magnetischen Element – zum Beispiel einem Magneten oder einer Spule – auf ein zweites zu übertragen. Wird ein Magnetfeld vom zweiten zum ersten Element geschickt, kann kein Magnetfeld übertragen werden“, schildert Jordi Prat Camps, der inzwischen an der University of Sussex in England forscht. Technisch ausgedrückt bedeutet dies, dass die Induktivitäten zwischen den beiden Quellen, die üblicherweise symmetrisch sind, extrem asymmetrisch gestaltet werden können.
Das Schlüsselelement für das neue Bauelement ist ein elektrischer Leiter, der sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. „Wird der Leiter in der Nähe der magnetischen Elemente platziert und mit der richtigen Geschwindigkeit bewegt, wird die Kopplung zwischen ihnen unidirektional“, sagt Jordi Prat Camps, „und eine Diode für Magnetfelder entsteht.“
Gekoppelte magnetische Elemente finden sich in Elektromotoren, Transformatoren, magnetischen Speichern oder MRT-Geräten. In allen sind die magnetischen Elemente symmetrisch gekoppelt. „Die Verfügbarkeit eines neuen magnetischen Werkzeugs wie einer Diode könnte daher eine Reihe neuer Möglichkeiten eröffnen“, blickt Gerhard Kirchmair in die Zukunft. So könnte zum Beispiel die Effizienz von drahtlosen Ladegeräten verbessert werden, da die Energie nur noch von der Ladestation zum Gerät und nicht mehr in die andere Richtung fließen kann.
IQOQI / JOL
