Alors que les oiseaux perçoivent naturellement le champ magnétique terrestre et l'utilisent pour s'orienter, les humains ne partagent pas cette capacité-au moins, jusqu'à maintenant. Des chercheurs du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) en Allemagne ont développé une peau électronique (e-skin) dotée de capacités magnétosensibles suffisamment sensibles pour détecter et numériser les mouvements du corps dans le champ magnétique terrestre. Cette e-skin étant extrêmement fine et malléable, il peut facilement être apposé sur la peau humaine pour créer un analogue bionique d'une boussole. Cela pourrait non seulement aider les personnes ayant des problèmes d'orientation, mais pourrait aussi faciliter l'interaction avec des objets en réalité virtuelle et augmentée. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Électronique .

Faites simplement glisser votre main vers la gauche et le panda virtuel à l'écran commencera à se diriger vers le bas à gauche. Faites glisser votre main vers la droite et vous pouvez faire en sorte que l'animal en noir et blanc soit dans la direction opposée. Cette démonstration n'est pas sans rappeler la célèbre scène du film Rapport minoritaire où Tom Cruise contrôle un ordinateur avec rien d'autre que des gestes de la main. Ce scénario de science-fiction est désormais devenu réalité grâce au Dr Denys Makarov et à son équipe de chercheurs du HZDR. Tout ce qu'il faut, c'est un morceau de feuille de polymère, pas plus d'un millième de millimètre d'épaisseur, attaché à un doigt et le champ magnétique de la Terre.

"Le foil est équipé de capteurs de champ magnétique qui peuvent capter les champs géomagnétiques, " dit l'auteur principal Gilbert Santiago Cañón Bermúdez. " Nous parlons de 40 à 60 microtesla, c'est-à-dire 1, 000 fois plus faible que le champ magnétique d'un aimant de réfrigérateur typique."

Il s'agit de la première démonstration de skins électroniques hautement conformes capables de contrôler des objets virtuels en s'appuyant sur l'interaction avec des champs géomagnétiques. Les démonstrations précédentes nécessitaient encore l'utilisation d'un aimant permanent externe. « Nos capteurs permettent au porteur de connaître en permanence son orientation par rapport au champ magnétique terrestre. Par conséquent, si lui ou la partie du corps hébergeant le capteur change d'orientation, le capteur capte le mouvement, qui est ensuite transféré et numérisé pour fonctionner dans le monde virtuel."

Comme une boussole ordinaire

Les capteurs, des bandes ultrafines du matériau magnétique permalloy, travailler sur le principe de l'effet magnétorésistif dit anisotrope. Cañón Bermúdez dit, "Cela signifie que la résistance électrique de ces couches change en fonction de leur orientation par rapport à un champ magnétique extérieur. Afin de les aligner spécifiquement avec le champ magnétique terrestre, nous avons décoré ces bandes ferromagnétiques avec des plaques de matériau conducteur, dans ce cas l'or, disposés à un angle de 45 degrés. Ainsi, le courant électrique ne peut circuler qu'à cet angle, qui modifie la réponse du capteur pour le rendre plus sensible autour de très petits champs. La tension est la plus forte lorsque les capteurs pointent vers le nord et la plus faible lorsqu'ils pointent vers le sud. » Les chercheurs ont mené des expériences en extérieur pour démontrer que leur idée fonctionne dans des conditions pratiques.

Avec un capteur attaché à un index, l'utilisateur est parti du nord, d'abord vers l'ouest, puis vers le sud et vice-versa, provoquant une augmentation et une diminution de la tension en conséquence. Les directions cardinales affichées correspondaient à celles indiquées sur une boussole traditionnelle utilisée comme référence. "Cela montre que nous avons pu développer le premier capteur portable souple et ultrafin capable de reproduire la fonctionnalité d'une boussole conventionnelle et d'accorder prospectivement une magnétoception artificielle à l'homme, " dit Bermúdez. Les chercheurs ont également pu transférer le principe à la réalité virtuelle, en utilisant leurs capteurs magnétiques pour contrôler un panda numérique dans le moteur de jeu informatique, Panda3D.

Dans ces expériences, pointant vers le nord correspondait à un mouvement du panda vers la gauche, pointant vers le sud pour un mouvement vers la droite. Quand la main était à gauche, c'est-à-dire le nord magnétique, le panda dans le monde virtuel a commencé à évoluer dans cette direction. « Nous avons pu transférer les stimuli géomagnétiques du monde réel directement dans le domaine virtuel, ", dit Denys Makarov.

Comme les capteurs peuvent supporter une flexion et une torsion extrêmes sans perdre leur fonctionnalité, les chercheurs voient un grand potentiel dans plusieurs domaines. "Les psychologues, par exemple, pourrait étudier plus précisément les effets de la magnétoception chez l'homme, sans appareils encombrants ni montages expérimentaux encombrants, qui sont susceptibles de biaiser les résultats, ", déclare Gilbert Santiago Cañón Bermúdez.