Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Photoniklabor: Fraunhofer UMSICHT nimmt Licht unter die Lupe

28.09.2015

Welchen Einfluss hat künstliches Licht auf den Geschmack von Salat, Gemüse und Co.? Wie wird verhindert, dass UV-Licht an ein verpacktes Lebensmittel gelangt? Aber auch: Wie entstehen feinste Strukturen in einem Mikrosiebfilter? Fraunhofer UMSICH verfügt über ein neues Photoniklabor, das Antworten auf diese und viele weitere Fragen aus der Welt der optischen Systeme und Sensoren liefert.

Mit einem Ultrakurzpulslaser werden bei Fraunhofer UMSICHT u. a. metallische Mikrosiebe hergestellt, die, ausgestattet mit chemisch reaktiven Oberflächen, feinste Partikel aus Luft und Wasser filtern. Der Laser bildete mit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2012 den Grundstock für eine Reihe weiterer optischer Geräte, die zum neuen Photoniklabor des Oberhausener Forschungsinstituts gehören.


Kultivierung von Pflanzen in Pflanzenwachstumskammer.

Fraunhofer UMSICHT


Vermessung der Intensität von Wellenlängen: Ulbrichtkugel.

Fraunhofer UMSICHT

Messungen von UV bis IR

Das gut 30 m2 große, Ende 2014 fertiggestellte Labor verfügt über eine spektrale Analytik, die Messungen von Ultraviolett (UV) über den für das menschliche Auge sichtbaren Bereich (VIS) bis zu Infrarot (IR) ermöglicht. Dazu stehen Photogoniometer, Ulbrichtkugeln sowie unterschiedliche Messköpfe zur Verfügung.

Das Photogoniometer misst die Abstrahlcharakteristik von Lichtquellen unter verschiedenen Winkeln von -160 bis +160 Grad. Da der Empfänger während der Messung in zehnfacher Entfernung des Leuchtkörper-Durchmessers stationiert sein muss, ist er auf einer mehrere Meter langen Schiene montiert. Messbar sind sowohl kleine LEDs wie auch Leuchtkörper bis 70 cm Durchmesser bzw. Länge.

Mit Hilfe zweier Ulbrichtkugeln (1 m und 25 cm Durchmesser) werden Spektralanalysen durchgeführt. Sie geben Aufschluss über die wellenlängenabhängige Intensität von Leuchtkörpern. Das Versuchsobjekt wird in eine von innen komplett weiße, mit Bariumsulfat beschichtete und dadurch jegliches Licht reflektierende Kugel eingebracht. So kann das gesamte abgestrahlte Lichtspektrum messtechnisch erfasst werden.

Ebenfalls zum Gerätepark gehören Messköpfe für Reflexions- und Transmissionsmessungen. »Aktuell vermessen wir das Transmissionsverhalten von Lebensmittelverpackungen«, erklärt der für das Photoniklabor Verantwortliche Dennis Schlehuber, Abteilung Prozessintensivierung bei Fraunhofer UMSICHT. Erklärtes Ziel sei es, das Verpackungsmaterial zu finden, welches am wenigsten UV-Licht an ein Lebensmittel »durchlässt«.

Licht verändert den Geschmack

Eines der Schwerpunktthemen ist inFARMING®. Das bei Fraunhofer UMSICHT entwickelte Konzept zeigt, dass der Anbau in speziellen Gewächshäusern auf dem Dach oder an Fassaden, die in Ballungszentren integriert sind, eine ressourcenschonende und flächeneffiziente Möglichkeit des Gartenbaus bieten kann.

In speziellen Grow Rooms und Pflanzenwachstumskammern – beide ähneln sich im Aufbau, jedoch sind letztere voll klimatisierbar – wird der Einfluss von Licht auf das Wachstum von Pflanzen untersucht. Durch verschiedene Lichtszenarien gilt es herauszufinden, unter welchen Bedingungen sie welche Inhaltsstoffe stärker oder weniger stark ausbilden.

Aus den bisherigen Testsaaten Basilikum, Feldsalat, Mangold und Spinat kann Schlehuber bereits ein Fazit ziehen: »Veränderungen der Beleuchtung lassen sich im Geschmack des Produkts wiederfinden. Bei Mangold etwa reicht das Spektrum von sehr bitter bis hin zum Verlust der Bitterstoffe.«

Die Geschmackssinne sind ein eher subjektives Messinstrument, weshalb die genaue Zusammensetzung des jeweiligen Versuchsobjekts mit einem tragbaren Photometer ermittelt wird. Ein Versuch dauert ca. drei bis vier Wochen, da zunächst nur Jungpflanzen betrachtet werden.

Es ist bekannt, dass Lichtquellen ihr Spektrum bei längerem Gebrauch ändern. Um dies zu dokumentieren und eine gleichbleibende Versuchsumgebung zu garantieren, werden die verwendeten Spezial-LEDs in bestimmten Abständen in der spektralen Analytik vermessen.

Photokatalytische Aktivierung

In der UV-Kammer untersucht Fraunhofer UMSICHT Materialien hinsichtlich ihrer UV-Stabilität oder -Resistenz, auch kann Entkeimung von z. B. Wasser vorgenommen und Photokatalyse angeregt werden. Zurzeit ist die UV-Kammer im Rahmen des Projekts CleanWaterKit in Aktion: Hier werden Adsorbenzien mit UV-Licht bestrahlt. Etwa solche, denen Titandioxid, auch als Weißpigment bekannt, zugesetzt ist.

Nach der photokatalytischen Aktivierung ist von Interesse, ob Spurenstoffe durch das Titandioxid in Kombination mit dem Adsorbens abgebaut werden können. Auch zum Einfluss von UV-Licht auf Mikroplastik sind Versuche geplant, die Aufschluss über das Abbauverhalten von Kunststoffen in Salzwasser unter UV-Bestrahlung geben sollen.

Weitere Informationen:

http://www.infarming.de inFARMING®
http://www.initiative-mikroplastik.de Initiative Mikroplastik
http://www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/2015/photoniklabor.html Pressemitteilung

Iris Kumpmann | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark
25.07.2017 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

nachricht Welcher Scotch ist es?
25.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie