(pte) – Die Schleiereule orientiert sich mithilfe von Geräuschen. Möglich machen das spezielle Nervenstrukturen in ihrem Gehirn, die ermitteln, aus welcher Richtung Schall kommt. Eben diese Strukturen haben Forschern der Pennsylvania State University (Penn State) nun technisch nachgeahmt. Der Machbarkeitsnachweis soll die Tür zu neuen Navigations- und Ortungsgeräten aufstoßen, die bei Verwendung modernster 2D-Materialien sehr energieeffizient sein könten.

Orientierungshilfe Zeitversetzung
„Eulen können auf ein oder zwei Grad genau ermitteln, aus welcher Richtung ein Geräusch kommt“, sagt Saptarshi Das, Penn-State-Professor für Ingenieurswissenschaften und Mechanik. Dass die Vögel das so viel besser können als Menschen, liegt an speziellen Strukturen im Gehirn, die sich zunutze machen, dass ein Geräusch die beiden Ohren etwas zeitversetzt erreicht, wenn die Eule nicht genau in Richtung der Quelle sieht. Ein Gitter aus Nerven mit zwei unterschiedlich langen Enden ermittelt hierzu, wie groß diese Differenz ist. Sie gibt Aufschluss darüber, aus welcher Richtung das Geräusch kam.

Das und sein Team habe eben dieses Prinzip mithilfe einer Anordnung sogenannter Split-Gate-Transistoren aus Molybdänsulfid nachgeahmt. Diese Transistoren registrieren ein Signal nur, wenn es auf beiden Seiten des Gates gleich ist. Entsprechen die Eingangssignale dem leicht zeitversetzten Eintreffen eines Geräusches bei zwei Ohren, reagiert also nur jener Transistor, der praktisch der richtigen Längendifferenz von Nerven im Eulengehirn entspricht. Damit diese Verarbeitung klappt, müssen die eintreffenden Signale vorher verlangsamt werden – was ebenfalls dem Vorbild Eule ähnelt.

Besser als die natürliche Kopie
„Die Genauigkeit des biomimetischen Geräts kann die Schleiereule um Größenordnungen übertreffen“, so die Forscher in „Nature Commnications“. Dabei ist der aktuelle Chip nur ein Machbarkeitsnachweis. Mit 2D-Materilien könnte die Zahl der Transistoren und damit die Genauigkeit weiter gesteigert werden. Zudem wäre das energieeffizienter, was für potenzielle Anwendungen ebenfalls von Vorteil ist. Zudem liefert der aktuelle nur eine Richtung, aus der ein Geräusch kommt, kann aber nicht beurteilen, in welcher Höhe sich die Quelle befindet. Das zufolge spiegle sich diese in der Schallintensität wider. Das Team arbeite an diesem Aspekt des Problems, da erst dann wirklich 3D-Navigation oder Ortung möglich werden.