Eine neue Epoche der Kommunikationstechnologie steht der Menschheit bevor. Das „Internet of things“ (Internet der Dinge) bezeichnet eine flächendeckende Vernetzung von Geräten und Sensoren, die unser alltägliches Leben erleichtern soll. Um dies zu ermöglichen, muss ein neuer Standard der drahtlosen Kommunikation erschaffen werden, da immer größer werdende Datenmengen übertragen werden müssen. Dies soll in naher Zukunft durch die Einführung des 5G-Standards geschehen. Der heutige Frequenzbereich der Drahtloskommunikation ist für die angesprochene Datenexpansion ungeeignet. Aus diesem Grund beginnen die Frequenzen des 5G-Standards bei 28 GHz und könnten zukünftig bis in den Sub-THz-Bereich vordringen. Die für die Vernetzung notwendige, exorbitante Bandbreite (bis zu 10.000 mbit/s) muss durch zunehmende elektromagnetische Belastung erkauft werden. Die Mobilfunkindustrie bestreitet gesundheitliche Risiken durch 5G. In den letzten Jahren wurde jedoch eine Vielzahl von Studien veröffentlicht, die selbst die Unbedenklichkeit der heutzutage verwendeten 4G Technologie (LTE) in Frage stellen. Die Autoren des hier vorgestellten Artikels formulieren eine These, warum 5G möglicherweise für Menschen bedenklicher erscheint als bisher angenommen. Grundlegend dafür ist die Spiralstruktur der Schweißkanäle unserer Haut. Die menschliche Haut besitzt im Wesentlichen drei Komponenten (von außen nach innen): die Epidermis (Oberhaut), die Dermis (Lederhaut) und die Subcutis (Unterhaut). Die Epidermis besitzt eine geringere Durchlässigkeit für elektrische Felder als die Dermis. Diese unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften von Dermis und Epidermis sowie die Spiralstruktur der Schweißkanäle brachten die Wissenschaftler zu der Annahme, dass die Schweißkanäle als kleine, imperfekte Spiralantennen fungieren könnten. Die Wissenschaftler sagten einen Empfang im Sub-THz Bereich für Schweißkanäle voraus. Sie konnten in der Vergangenheit ein Zusammenhang zwischen Aktivität der Schweißdrüsen (induziert durch physische Aktivität oder mentalen Stress) und veränderter Reflexion von elektromagnetischen Wellen im W-Band (75-110 GHz) nachweisen. Einen weiteren Hinweis auf eine Beteiligung der Schweißkanäle liefert die Polarisierung der reflektierten elektromagnetischen Wellen. Ähnlich wie bei Milchsäure besitzt die helikale (spiralige) Struktur der Kanäle, eine Chiralität, d. h. sie kann einfallende Strahlung links- oder rechtsdrehend zurückwerfen. Tatsächlich ist die große Mehrheit der Schweißkanäle in unserer Haut rechtsdrehend und auch die reflektierte Strahlung ist rechtsdrehend polarisiert.
Die Arbeitsgruppe erstellte ein Simulationsmodell der menschlichen Haut zur Berechnung von SAR-Werten. In ihrem Modell berücksichtigte die Arbeitsgruppe die verschiedenen Hautschichten, den bestimmten Wassergehalt in den Segmenten sowie die helikale Struktur der Schweißkanäle. Sie simulierten ein dickes und ein dünnes Hautmodell mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 2000, 5000 und 10000 S/m. Als simulierte Strahlungsquelle wurde eine ebene, senkrechte Welle gewählt.
Das dünne Hautmodell, mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 10000 S/m, weist bei einer Frequenz von 440 GHz darauf hin, dass die Energie hauptsächlich in den Schweißkanälen
absorbiert wird. Dasselbe Ergebnis wird bei 450 GHz bei dem dicken Hautmodell erzielt. Das dünne Hautmodell zeigt, dass bei 440 und 580 GHz eine maximale Absorption von elektromagnetischen Wellen im Sub-THz Bereich in unserer Haut stattfindet. Die maximale Absorption findet beim dicken Hautmodell bei 410 und 500 GHz statt. Des Weiteren zeigt das Simulationsmodell, dass sogar bei einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit der Haut von 2000 S/m ein wesentlich höherer SAR-Wert durch die Berücksichtigung der helikalen Schweißkanäle erzeugt wird.
Die Autoren der vorgestellten Studie zeigen durch ihr Simulationsmodell, dass die helikalen Schweißkanäle unserer Schweißdrüsen einen wichtigen Mechanismus bei der Absorption von elektromagnetischen Wellen im Sub-THz Bereich darstellen. Die Frequenzen der 5G-Technologie starten bei 28 GHz, könnten jedoch in den Sub THz-Bereich vordringen. Die Methoden, welche heutzutage von der Industrie genutzt werden, um SAR-Werte zu bewerten, berücksichtigen nicht den Antennencharakter der Schweißkanäle bei Sub-THz-Frequenzen. Dadurch werden geringere SAR-Werte berechnet als dies real der Fall sein könnte. Abschließend fordern die Autoren eine bessere Untersuchung möglicher gesundheitlicher Folgen durch die Anwendung von 5G-Technologie. Ihrer Meinung nach gäbe es genug Hinweise auf mögliche nicht-thermische Wirkungen. (RH)