21.11.2018

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

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