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Membran aus Graphen: extrem breiter Frequenzgang
Membran aus Graphen: extrem breiter Frequenzgang (Bild: UC Berkeley)

Ultraschall: Mikrofone hören Fledermaustöne

Membran aus Graphen: extrem breiter Frequenzgang
Membran aus Graphen: extrem breiter Frequenzgang (Bild: UC Berkeley)

Eine besondere Membran macht Mikrofone so empfindlich, dass sie die Töne von Fledermäusen aufnehmen können. Zusammen mit einem Speziallautsprecher lassen sich mit dem System auch Daten übertragen.

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Was sagen Fledermäuse? Was Delphine? Wir wissen es nicht. Schon allein, weil sie auf Frequenzen kommunizieren, die außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen. Ein neuartiges Mikrofon soll die Töne auffangen, Lautsprecher machen sie hörbar.

"Meeressäuger und Fledermäuse nutzen hochfrequente Töne zur Echoortung und für die Kommunikation, aber die Menschen haben das meiner Ansicht nach bisher noch nicht voll ausgeschöpft, weil die Technik noch fehlt", sagt Alex Zettl von der Universität von Kalifornien in Berkeley. "Bis heute haben wir keine Breitband-Ultraschallsender und -empfänger."

Mikrofone und Lautsprecher mit Membranen aus Graphen

Sein Team hat jetzt genau solche Geräte vorgestellt: Mikrofone und Lautsprecher, die Membranen aus Graphen haben. Graphen ist ein einlagiger Kohlenstoff, der leicht, aber dabei sehr fest ist. Zettls Kollege Qin Zhou hat vor zwei Jahren den ersten Lautsprecher mit einer Graphen-Membran gebaut. Seither hat er die Elektronik für das Mikrofon entwickelt.

Weil die Graphen-Membran sehr leicht sei, habe sie einen extrem breiten Frequenzgang, sagt Zhou. Mikrofon und Lautsprecher arbeiten im Bereich von unter 20 Hertz bis 500 Kilohertz. Zum Vergleich: Das menschliche Gehör reicht von 20 Hertz bis 20 Kilohertz, eine Fledermaus hört im Bereich von 9 bis 200 Kilohertz.

Daten werden per Ultraschall übertragen

Das System lässt sich nach Angaben der Forscher auch zur Datenübertragung nutzen. Ein Vorteil sei der große Frequenzbereich: Die Daten könnten auf verschiedenen Kanälen gleichzeitig übertragen werden.

Zusammen mit seiner Frau hat Zhou das Ultraschall-Mikrofon ausprobiert und in einem Park die Geräusche von Fledermäusen aufgenommen. Die Geräusche ließen sich dann abspielen - mit einem Achtel der normalen Geschwindigkeit, damit sie für das menschliche Gehör wahrnehmbar waren. Das Mikrofon sei auch leicht genug, um es einer Fledermaus aufzusetzen und aufzunehmen, was sie wahrnehme, sagt Zhou.

Geräte können in Serie produziert werden

Die Geräte seien relativ einfach herzustellen. "Es wird viel über den Einsatz von Graphen in Elektronik und in Nanogeräten gesprochen, aber ihre Umsetzung ist noch weit weg", sagt Zettl. "Mikrofon und Lautsprecher sind ganz nah an der Wirtschaftlichkeit, weil wir herausgefunden haben, wie man das Graphen macht und verbaut - und es einfach zu skalieren ist."

Die Forscher stellen ihre Arbeit in der Fachzeitschrift Proceedings Of The National Academy of Sciences vor.


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nobs 09. Jul 2015

@golem Man sollte vielleicht deutlicher heraus stellen, dass das besondere Neue hier die...



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