Wiener Forscher stellen "Quanten-Schnüffelnase" vor

20. Oktober 2016, 10:40
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Laser-Detektor kann verschiedene Gase nachweisen

Wien – Einen Laser, der zugleich Detektor ist, haben Wiener Wissenschafter entwickelt. Der auf Quantenkaskadenlasern beruhende mikroskopisch kleine Sensor kann gleichzeitig verschiedene Gase nachweisen, berichten die Forscher um Rolf Szedlak vom Institut für Festkörperelektronik der Technischen Universität (TU) Wien im Fachjournal "Photonics" der American Chemical Society (ACS).

Quantenkaskadenlaser bestehen aus maßgeschneiderten Schichten unterschiedlicher Materialien im Nanometerbereich und emittieren Laserlicht in verschiedenen Wellenlängen. Durch die Abfolge der Schichten kann man Eigenschaften des Lasers gezielt steuern, wie etwa die Wellenlänge seines Lichts.

Wie man einem Gas einen Fingerabdruck abnimmt

Durch die besonderen geometrischen Eigenschaften des an der TU Wien entwickelte Quantenkaskadenlasers – er ist ringförmig und hat einen Durchmesser von weniger als einem halben Millimeter – wird nur Licht einer ganz bestimmten, wohldefinierten Wellenlänge im Infrarotbereich abgestrahlt. Das sei für die chemische Analyse optimal, da viele Gase nur ganz bestimmte Anteile des Infrarotlichts absorbieren, wie Bernhard Lendl vom TU-Institut für Chemische Technologien und Analytik in einer Aussendung erklärt. Durch diesen individuellen Infrarot-"Fingerabdruck" könne man ein Gas daher zuverlässig detektieren.

Indem sie zwei konzentrische Quantenkaskaden-Ringe ineinander gepackt haben, konnten die Forscher Laser und Detektor in einem bauen. Je nach Betriebsmodus können beide Ringe sowohl Licht aussenden, als auch das vom jeweiligen Gas-"Fingerabdruck" entsprechend veränderte Licht detektieren – und zwar bei zwei leicht unterschiedlichen Wellenlängen.

Durch die Vereinigung von Laser und Detektor könnten zukünftig extrem kompakte Sensoren gebaut werden. Wenn man mehrere solcher Mikro-Sensoren auf einem einzigen Chip unterbringe könne man auch mit mehreren unterschiedlichen Wellenlängen gleichzeitig arbeiten, erklärte Gottfried Strasser, Leiter des Zentrums für Mikro- und Nanostrukturen an der TU Wien, und verweist auf zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, etwa in der Umweltanalytik oder Medizin. (APA, 20. 10. 2016)

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