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Neuer Infrarotsensor für Messungen in Flüssigkeiten

Lab-on-Chip
Chip analysiert Flüssigkeit in Echtzeit

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Der Sensorchip ist von einem Plastikgehäuse umgeben (Bild: TU Wien / Hurnaus)
Ein fingernagelgroßer Chip ersetzt sperriges Labor-Equipment. Im Chip: ein Infrarot-Sensor, der in Sekundenbruchteilen Inhaltsstoffe von Flüssigkeiten detektiert.

Was machen die Moleküle gerade im Reagenzglas? An der TU Wien wurde ein neuartiger Sensor entwickelt, der das messen kann und mehrere Vorteile verbindet: Durch maßgeschneiderte Infrarot-Technologie ist er sensitiver als Standard-Messgeräte. Er lässt sich für einen großen Bereich unterschiedlicher Molekül-Konzentrationen einsetzen. Da er chemisch robust ist, kann er direkt in die Flüssigkeit eintauchen und liefert damit Daten in Echtzeit.

„Um die Konzentration von Molekülen zu messen, verwenden wir Strahlung im mittleren Infrarotbereich“, sagt Borislav Hinkov, Leiter des Forschungsprojekts vom Institut für Festkörperelektronik der TU Wien. Mit dieser – vor allem bei Gasen – bewährten Technik kann man feststellen, wie hoch die Konzentration eines bestimmten Moleküls in der Probe gerade ist. Neu ist, dass die Technologie auf einen etwa fingernagelgroßen Chip passt, der für Flüssigkeiten geeignet ist. Das ist eine Herausforderung, weil Flüssigkeiten die Infrarotstrahlung viel stärker absorbieren. Realisiert wurden diese Sensoren in Zusammenarbeit mit Benedikt Schwarz vom Festkörperelektronik-Institut und im Zentrum für Mikro- und Nanostrukturen, dem hochmodernen Reinraum der TU Wien, hergestellt.

Wenige Mikroliter Flüssigkeit reichen für eine Messung aus, und der Sensor liefert Daten in Echtzeit – viele Male pro Sekunde. Man muss also nicht zahlreiche Proben analysieren.

Um die Leistungsfähigkeit des Infrarot-Sensors zu demonstrieren, wählten die Forscher das Denaturieren eines Proteins bei Hitze. Das verändert die Absorbtion von Infrarotstrahlung bestimmter Wellenlängen – was in Echtzeit beobachtet wurde.

Die Technologie ist flexibel. Nach Bedarf lässt sich die Wellenlänge anpassen, mit mehreren Sensoren auf einem Chip können Konzentrationen unterschiedlicher Moleküle gleichzeitig gemessen werden. Daher eignet sich der Chip für viele Anwendungen.


Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Borislav Hinkov
Institut für Festkörperelektronik
Technische Universität Wien
E-Mail: borislav.hinkov@tuwien.ac.at
URL: www.tuwien.ac.at

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