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Science
04/29/2019

Künstliche Nase erschnüffelt Spurengase mit Licht

Forscher der TU Wien haben einen neuen, besonders kompakten Spurengassensor entwickelt und zum Patent angemeldet.

Einen kompakten, hoch auflösenden Spurengassensor haben Forscher der Technischen Universität (TU) Wien entwickelt. Das Gerät kann mit einem neuartigen Lasertechnik-Ansatz geringste Mengen unterschiedlicher Moleküle in der Luft nachweisen. Die Entwickler wurden dafür kürzlich mit dem erstmals vergebenen Anton Paar Forschungspreis für Instrumentelle Analytik und Charakterisierung ausgezeichnet.

Lasertechnik wird in der Spurenanalytik schon länger eingesetzt. Johannes Waclawek und Bernhard Lendl vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien haben für ihr Gerät einen ganz anderen Ansatz als bisher gewählt. Sie messen nicht die Abschwächung der Intensität eines Laserstrahls durch verschiedene Moleküle, sondern die Änderung des Brechungsindex des Gases, teilte die TU am Montag mit.

Besonders kleine Bauweise möglich

Für die Methode macht man sich den Umstand zunutze, dass unterschiedliche Moleküle Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbieren. Wenn nun Spuren des gesuchten Gases vorhanden sind und dessen Moleküle das auf sie abgestimmte Laserlicht aufnehmen, heizen sie sich auf. Dadurch verändert sich auch der optische Brechungsindex des Gases. Und diese Veränderung kann man mit einem zweiten Laserstrahl sehr präzise messen.

Bereits mit dem von Waclawek entwickelten Prototypen lassen sich winzige Spuren (Konzentrationen im einstelligen Milliardstelbereich) von Schwefeldioxid in der Luft nachweisen. Die Forscher hoffen, die Nachweisgrenzen noch deutlich zu senken.

Als wesentlichen Vorteil der neuen, zum Patent angemeldeten Messtechnik nennen die Forscher die Miniaturisierbarkeit: Die neue Methode ermögliche Messungen auf extrem kleinem Raum und mit kleinen Mengen an Gas. Im Prinzip könnte man die Messtechnik auf einem Chip integrieren und kleine tragbare Messgeräte bauen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen nachweisen können.