Mentre gli uccelli percepiscono naturalmente il campo magnetico terrestre e lo usano per orientarsi, gli umani non condividono questa capacità, almeno, fino ad ora. I ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in Germania hanno sviluppato una pelle elettronica (e-skin) con capacità magnetosensibili sufficientemente sensibili da rilevare e digitalizzare il movimento del corpo nel campo magnetico terrestre. Poiché questa e-skin è estremamente sottile e malleabile, può essere facilmente applicato sulla pelle umana per creare un analogo bionico di una bussola. Questo potrebbe non solo aiutare le persone con problemi di orientamento, ma potrebbe anche facilitare l'interazione con gli oggetti in realtà virtuale e aumentata. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Elettronica della natura .

Basta scorrere la mano verso sinistra e il panda virtuale sullo schermo inizierà a farsi strada verso il basso a sinistra. Scorri la mano verso destra e puoi fare in modo che l'animale in bianco e nero sia rivolto nella direzione opposta. Questa dimostrazione ricorda la famosa scena del film Rapporto di minoranza dove Tom Cruise controlla un computer con nient'altro che gesti delle mani. Questo scenario fantascientifico è ora diventato realtà grazie al dottor Denys Makarov e al suo team di ricercatori HZDR. Tutto ciò che serve è una scheggia di pellicola polimerica, non più di un millesimo di millimetro di spessore, attaccato a un dito e il campo magnetico terrestre.

"La pellicola è dotata di sensori di campo magnetico in grado di rilevare campi geomagnetici, ", afferma l'autore principale Gilbert Santiago Cañón Bermúdez. "Stiamo parlando di 40-60 microtesla, ovvero 1, 000 volte più debole del campo magnetico di un tipico magnete da frigorifero."

Questa è la prima dimostrazione di skin elettroniche altamente conformi in grado di controllare oggetti virtuali basandosi sull'interazione con campi geomagnetici. Le precedenti dimostrazioni richiedevano ancora l'uso di un magnete permanente esterno. "I nostri sensori consentono a chi lo indossa di accertare continuamente il suo orientamento rispetto al campo magnetico terrestre. Pertanto, se lui o la parte del corpo che ospita il sensore cambia orientamento, il sensore cattura il movimento, che viene poi trasferito e digitalizzato per operare nel mondo virtuale."

Proprio come una normale bussola

I sensori, strisce ultrasottili del materiale magnetico permalloy, lavorare sul principio del cosiddetto effetto magnetoresistivo anisotropo. Canon Bermúdez dice, "Significa che la resistenza elettrica di questi strati cambia a seconda del loro orientamento in relazione a un campo magnetico esterno. Per allinearli specificamente con il campo magnetico terrestre, abbiamo decorato queste strisce ferromagnetiche con lastre di materiale conduttivo, in questo caso oro, disposti con un angolo di 45 gradi. Così, la corrente elettrica può fluire solo a questo angolo, che modifica la risposta del sensore per renderlo più sensibile intorno a campi molto piccoli. La tensione è più forte quando i sensori puntano a nord e più debole quando puntano a sud." I ricercatori hanno condotto esperimenti all'aperto per dimostrare che la loro idea funziona in contesti pratici.

Con un sensore attaccato a un dito indice, l'utente è partito da nord, prima in direzione ovest, poi a sud e di nuovo indietro, facendo salire e scendere di nuovo la tensione di conseguenza. Le direzioni cardinali visualizzate corrispondevano a quelle mostrate su una bussola tradizionale utilizzata come riferimento. "Ciò dimostra che siamo stati in grado di sviluppare il primo sensore portatile morbido e ultrasottile in grado di riprodurre la funzionalità di una bussola convenzionale e, in prospettiva, di garantire una magnetocezione artificiale agli esseri umani, " dice Bermúdez. I ricercatori sono stati anche in grado di trasferire il principio alla realtà virtuale, usando i loro sensori magnetici per controllare un panda digitale nel motore del gioco per computer, Panda3D.

In questi esperimenti, che puntava a nord corrispondeva a un movimento del panda a sinistra, indicando a sud un movimento a destra. Quando la mano era a sinistra, cioè nord magnetico, il panda nel mondo virtuale ha iniziato a muoversi in quella direzione. "Siamo stati in grado di trasferire gli stimoli geomagnetici del mondo reale direttamente nel regno virtuale, " dice Denys Makarov.

Poiché i sensori possono resistere a piegature e torsioni estreme senza perdere la loro funzionalità, i ricercatori vedono un grande potenziale in più campi. "Psicologi, ad esempio, potrebbe studiare gli effetti della magnetocezione negli esseri umani in modo più preciso, senza dispositivi ingombranti o ingombranti allestimenti sperimentali, che tendono a distorcere i risultati, " dice Gilbert Santiago Cañón Bermúdez.