Wien – "PikoSens" ist die Bezeichnung eines neuen Sensorsystems, das Forscher der Technischen Universität (TU) Wien entwickelt, zum Patent angemeldet und nun im Fachjournal "Journal of Micromechanics and Microengineering" vorgestellt haben. Die wichtigste Eigenschaft der Entwicklung: Mit ihr lassen sich Krafteinwirkungen aus verschiedenen Richtungen präzise messen.

"PikoSens" misst nicht nur die Richtung der Kraft in allen drei Raumdimensionen, er kann auch noch Torsion – also räumliche Verdrehungen – präzise detektieren. Der Sensor könnte Rasterkraftmikroskope verbessern und vielleicht auch Roboter mit hochsensiblem Fingerspitzengefühl ausstatten.

Die Wiener Forscher um Alexander Dabsch vom Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme der TU Wien haben dafür einen neuen Zugang gefunden. Sie entwickelten einen Chip mit quadratischem Rahmen. Dieser kann durch Krafteinwirkung von außen leicht verbogen werden, was im Inneren des Aufbaus zu Veränderungen führt. Denn dort befindet sich eine Struktur aus dünnen gekreuzten Siliziumdrähten.

Diese Silizium-Fäden lassen die Forscher gezielt vibrieren. "Wir können diese Vibrationen gezielt anregen, indem wir ein äußeres Magnetfeld anlegen und dann Strom durch die Struktur fließen lassen. Dabei entsteht eine Kraft, die Schwingungen auslöst", sagte Dabsch. Verbiegt eine einwirkende Kraft von außen nun diese Struktur, ändert sich die Schwingungsfrequenz der Drähte – ähnlich wie beim Verkürzen oder verlängern einer Gitarrensaite.

"Die Schwingungsfrequenz lässt sich auf wenige Hertz genau messen, das ermöglicht uns, die Verbiegungen am Chip mit einer Präzision im Nanometerbereich anzugeben", so der Forscher. So lassen sich mit Hilfe des Sensor-Chips, der einen Durchmesser von weniger als einem Zehntelmillimeter hat, Ausmaß und Richtung der wirkenden Kräfte genau messen. (APA, red, 28. 6. 2018)