Eingebettete Systeme in der Elektronik-Industrie

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Durch Blut in Gang gesetzte Biosensoren

Rund um den Globus gibt es Dutzende von Projekten, die sich mit einer großen Bandbreite auf Nanomaschinen basierenden elektronischen Technologien befassen. Diese Teile bewegen sich durch den Blutstrom oder das Verdauungssystem. Sie können auch direkt in einen Tumor injiziert werden. Sind sie am Bestimmungsort angekommen, können diese Objekte entdecken, überwachen, kommunizieren und einwirken. So wird z.B. von drahtlosen Biosensoren erwartet, dass sie den Blutdruck messen und auf Krebs angesetzte Biomarker entdecken. So unterschiedlich sie auch sind - alle müssen mit Energie versorgt werden. Es wurden auch schon Techniken dafür entwickelt, die man mit "Plündern und Ernten von Energie" bezeichnen kann. Sie werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt, darunter drahtlose Sensor-Netzwerke für die Umfeldüberwachung und andere großräumig angeordnete Überwachungssysteme. Obwohl im medizinischen Bereich strengere Anforderungen bestehen und andere Sicherheitsstandards herrschen, sind die Prinzipien nach Auffassung von Forschern gleich.
Die aufgezeigte Vision einer - hoffentlich - nicht allzu fernen Zukunft bezieht sich auf Bauteile wie Biosensoren und Zellen überwachende Nanomaschinen, die durch Nanogeneratoren betrieben werden. Diese werden die Energie aus dem Blutstrom oder anderen Flüssigkeiten, durch Muskelbewegungen, Ultraschall-Vibrationen oder akustischen Wellenbewegungen gewinnen.
Bei einem Projekt in den USA wollen die Forscher einen Nanogenerator bauen, der auf Nanowire-Technologie und Barium-Titanat basiert. Damit soll mechanische Energie in elektrische gewandelt werden. Sie konnten bereits nachweisen, dass Nanowire mit Barium-Titanat 16 mal soviel Energie wie konventionelles Zink-Oxid-Nanowire aus den gleichen Vibrationen gewinnen. Dennoch wird die Forschung mit Zink-Oxid-Nanowire fortgesetzt, weil für bereits nachgewiesen gilt, dass diese Technologie nicht toxisch auf biologische Systeme wirkt. Außerdem ist es möglicherweise viel einfacher, sie in die erforderliche komplexe Form zu bringen als das mit Barium-Titanat der Fall zu sein scheint.