Forscher der Technischen Universität (TU) Wien haben einen neuen Infrarotsensor entwickelt, der in Sekundenbruchteilen Inhaltsstoffe von Flüssigkeiten detektiert. Der nur fingernagelgroße Chip ist, so die Entwickler, sensitiver als andere Standard-Messgeräte und ersetzt somit sperriges Labor-Equipment. Details wurden in "Nature Communications" publiziert.
Viele Moleküle absorbieren ganz bestimmte Wellenlängen im Infrarotbereich, andere Wellenlängen lassen sie durch. So haben verschiedene Moleküle ihren ganz spezifischen Infrarot-Fingerabdruck. Wird gemessen, welche Wellenlängen wie stark absorbiert werden, lässt sich feststellen, wie hoch die Konzentration eines bestimmten Moleküls in der Probe gerade ist.
Um ihren Chip zu testen, haben die Experten ein bekanntes Modellprotein erhitzt, woraufhin es seine Form ändert. Zunächst ist es Helix-artig aufgewickelt, bei höheren Temperaturen entfaltet es sich zu einer flachen Struktur. Mit dieser geometrischen Veränderung verändert sich auch das Ausmass, in dem das Protein Infrarotstrahlung bestimmter Wellenlängen absorbieren kann.
"Wir wählten also zwei passende Wellenlängen aus und produzierten entsprechende quantenkaskaden-basierte Sensoren, die wir dann in den Chip integrierten. Und tatsächlich zeigt sich: Man kann mit diesem Sensor die sogenannte Denaturierung des Proteins mit hoher Präzision in Echtzeit beobachten", unterstreicht TU-Wien-Forschungsprojektleiter Borislav Hinkov.
Die Technologie ist extrem flexibel. Ganz nach Bedarf lassen sich laut den Forschern die notwendigen Wellenlängen anpassen. So lasse sich auf dem Chip auch eine deutlich grössere Zahl unterschiedlicher Quantenkaskaden-Sensoren unterbringen und somit die Konzentration unterschiedlicher Moleküle gleichzeitig messen. "Damit eröffnen wir ein neues Feld in der chemischen Analytik: Die Echtzeit-Infrarotspektroskopie in Flüssigkeiten", sagt Borislav.
