Science
18.12.2013

Steirische Forscher entwickeln neuartige Ionensensoren

Österreichischen Forschern ist es gelungen, mit einem neuartigen Ionen-Sensor kleinste Konzentrationen von Natrium-Ionen in wässrigen Medien nachzuweisen.

Der Einsatz organischer Transistoren, bestehend aus halbleitenden Materialien aus Kohlenstoffverbindungen, erlaubt eine kostengünstige Herstellung der flexibel kombinierbaren
Sensoren, etwa durch Tintenstrahldruck. Die Arbeit der österreichischen Forscher der TU Graz und des NanoTecCenter Weiz wurde diese Woche im renommierten Fachjournal „Advanced Materials“ veröffentlicht.

Günstige Alternative

Die Kontrolle der Wasserqualität, Blutanalysen oder auch die Lebensmittelüberwachung sind auf verlässliche Messmethoden zur Ionen-Konzentrationsbestimmung angewiesen. Die bislang verwendeten ionenselektiven Elektroden sind sehr groß und starr. Als bessere Alternative dazu bietet sich das am NanoTecCenter Weiz und der TU Graz entwickelte neue Sensorkonzept an: Die Forscher haben erstmalig einen Ionensensor mit organischen Transistoren kombiniert. Das ist ein System, das auch im direkten Kontakt mit Flüssigkeiten sehr stabil funktioniert.

Das erstmals vorgestellte miniaturisierbare und integrationsfähige Sensorkonzept erlaubt die kostengünstige Detektion von extrem kleinen Ionen-Konzentrationen im Bereich von rund hunderdstel Gramm pro Liter. „Im Gegensatz zur konventionellen Elektronik, wo Kontakt mit Wasser zu vermeiden ist und großer Aufwand betrieben wird, um die elektrischen
Bauteile von störenden Umwelteinflüssen abzukapseln, nutzen wir mit dem neuen Sensorkonzept gerade den direkten Kontakt mit Wasser aus“, erklären Kerstin Schmoltner und Johannes Kofler vom NanoTecCenter Weiz.

Neu dabei ist auch der Einsatz von organischen Materialien und selektiven Membranen. „Die Verwendung von organischen Transistoren als aktive Sensoreinheit,
mit denen wir uns schon seit Jahren beschäftigen, zeigt sich als eine nahezu ideale Lösung, da Sensor und Verstärker in einem Bauteil vereint sind und die weitere Signalverarbeitung dadurch erleichtert wird“, erläutert Andreas Klug, ebenfalls vom NanoTecCenter Weiz.