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pte20171222002 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Mini-Spektrometer macht Handys zu Alleskönnnern

Fleisch auf Frische testen sowie Blutzucker und Feinstaubgehalt messen


Lichtfalle (Mitte) und Membran unter dem Mikroskop (Foto: tue.nl/en)
Lichtfalle (Mitte) und Membran unter dem Mikroskop (Foto: tue.nl/en)

Eindhoven (pte002/22.12.2017/06:05) - Künftig kann jeder Handy-Besitzer kontrollieren, ob angebotenes Fleisch frisch oder ein Fleck auf der Haut ein Tumor ist. Auch lässt sich die Luft auf Schadstoffe überprüfen. Möglich macht das ein Spektrometer, das so klein ist, dass es in ein Smartphone integrierbar ist. Entwickelt haben es Forscher an der Technischen Universität Eindhoven http://tue.nl/en . Es ist ebenso empfindlich wie eine großes Laborgerät, beteuern die Forscher.

Licht verrät Materialbeschaffenheit

Spektrometer beruhen auf dem physikalischen Phänomen, dass jedes Material Licht verschluckt, wenn es angestrahlt wird, und einen Teil reflektiert. Das reflektierte Licht ist wie der Fingerabdruck eines Menschen, ein unverwechselbares Kennzeichen. Laborsysteme teilen das Licht, das auf die Probe geleitet wird, in mehrere Farben (Frequenzen) auf. Die Probe reagiert auf jede Frequenz anders. Das wird auch getrennt erfasst. Diese Technik benötigt Platz, mindestens ein paar Dutzend Zentimeter.

Die Eindhovener Forscher entwickelten eine winzige Falle für Licht, das von der Probe zurückgeworfen wird. Es kann nicht mehr entkommen. Die wenige Mikrometer große Falle ist in eine Membran eingebettet, in der das Licht einen elektrischen Strom erzeugt. Dieser wird gemessen und dient dazu, die Materialeigenschaften der Probe zu identifizieren. Um die Genauigkeit zu erhöhen, setzen die Forscher zwei Membranen ein, deren Abstand sich variieren lässt - und zwar auf ein paar Dutzend Femtometer genau.

Auch als Rauchmelder einsetzbar

Forscher Andrea Fiore glaubt, dass es noch einige Jahre dauert, ehe das Spektrometer in Smartphones eingebaut wird. Sein Team ist jetzt damit beschäftigt, in den Sensor eine Lichtquelle zu integrieren, damit er sich unabhängig von Fremdlicht einsetzen lässt. Letztlich, da ist Fiore sicher, wird das Spektrometer unverzichtbarer Bestandteil von Smartphones werden, wie heute schon die Kamera. Die potenziellen Anwendungen seien unübersehbar. Diabetiker könnten den Sensor nutzen, um ihren Blutzucker zu bestimmen. Er ist auch als Rauchmelder einsetzbar und als Sensor für Stickoxide, die in vielen Städten die zulässigen Grenzwerte oft übersteigen.

(Ende)
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