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pte20190917001 Forschung/Technologie, Umwelt/Energie

Bionik-Sensor für Propan und Butan entwickelt

Forscher der University of Tokyo haben sich bei Konzeption von Blutzellen inspirieren lassen


LPG lässt Nanocubes blau aufleuchten (Foto: u-tokyo.ac.jp/en)
LPG lässt Nanocubes blau aufleuchten (Foto: u-tokyo.ac.jp/en)

Tokio (pte001/17.09.2019/06:00) - Inspiriert von natürlichen Signalen in lebenden Zellen, haben Forscher der University of Tokyo http://www.u-tokyo.ac.jp/en einen Sensor entwickelt, der brennbare Gase detektiert. Vorbild waren rote Blutkörperchen, die aufleuchten, sobald sie mit Propan oder Butan - Gase, die oft zum Kochen und Heizen genutzt werden - in Berührung kommen. Es handelt sich um würfelförmige Gebilde, die ein Vierzigstel so groß sind wie Blutzellen, aber ähnlich wirken wie diese.

Anregung durch UV-Licht

"Die meisten Menschen denken an technische Geräte, wenn der Begriff Sensor fällt", sagt Forschungsleiter Shuichi Hiraoka. "Es gibt jedoch viele Sensoren im menschlichen Körper." Sie funktionieren in drei Schritte. Ein Rezeptor spricht auf das Zielobjekt an und sendet an das Kommunikationssystem in der Zelle ein Signal. Letztlich landet es beim Empfänger, ebenfalls in der Zelle.

Die japanischen Forscher haben dieses System vereinfacht. Der Rezeptor löst ein Signal aus, das direkt zu einer Reaktion führt. Das System leuchtet auf, wenn es von ultraviolettem Licht angeregt wird. Dieses erfasst ein Detektor. Sofort erscheint auf dem Monitor ein Hinweis, dass von einem brennbaren Gas Gefahr droht. Der bionische Sensor spricht gezielt auf Butan und Propan an, die die Sammelbezeichnung LPG tragen. Beide Gase sind höchst explosiv, wenn sie mit Luft vermischt werden, wie es oft bei Lecks geschieht.

Weißes Pulver und Wasser

Aktives Element ist ein weißes Pulver - mehr verraten die Forscher nicht. Wenn es mit Wasser vermischt wird, entstehen ohne menschliches Zutun Nanocubes als winzige Würfel, die die gewünschten Detektionseigenschaften haben. Sie fluoreszieren, wenn sich die in ihnen befindlichen Moleküle voneinander entfernen. Das geschieht, wenn entzündliche Gase eindringen.

Der Sensor ist ebenso empfindlich wie ein technisches Gerät. Auf andere Gase wie Methan reagiert er nicht. Das liegt daran, dass genau drei LPG-Moleküle in die Nanocubes hineinpassen. Die Forscher wollen die Nanocubes nun weiterentwickeln, damit sie unterschiedliche Gase identifizieren und anzeigen. Die bionischen Sensoren sind nach Ansicht der Entwickler einfacher aufgebaut und damit kostengünstiger herzustellen.

(Ende)
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