Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenpunkt-Spektrometer passt jetzt ins Handy

03.07.2015

Minigerät ermöglicht schnelle Analyse von Gewebe- und Urinproben

Forscher haben ein Spektrometer entwickelt, das so klein ist, dass es in eine Handy-Kamera passt. Mithilfe der Quantenpunkt(QD)-Technologie ist es ihnen gelungen, ein winziges Gerät zu erschaffen, mit dem Krankheiten diagnostiziert werden können, vor allem Hauterkrankungen. Die Forscher Jie Bao und Moungi Bawendi stammen vom MIT http://web.mit.edu


QD-Spektrometer: Illustration des Druckprozesses (Foto: MIT/Mary O'Reilly)

Spektrometer sind normalerweise große Geräte, die die Eigenschaft des Lichts messen und in physikalischer, chemischer und biologischer Forschung eingesetzt werden. Anwendungsgebiete sind das Studieren atomarer Prozesse und Energielevels oder die Analyse von Gewebeproben. Optische Instrumente wie Beugungsgitter nehmen viel Platz in den Geräten ein. Um Miniaturspektrometer zu entwickeln, mussten die optischen Elemente ersetzt werden.

Filterfähigkeit der Quantenpunkte ausgenutzt

Bao und Bawendi griffen zu Quantenpunkten, einer Art von Nanokristallen, die durch unterschiedliche Mischverhältnisse der Grundkomponenten verschiedene elektrische Eigenschaften annehmen. Diese Unterschiede werden als Bandlücke bezeichnet, die bestimmt, welche Wellenlängen des Lichts jeder Punkt absorbiert. Quantenpunkte werden bereits in der Kennzeichnung von Zellen und in neuen Typen von TV-Bildschirmen eingesetzt, die lediglich die Fluoreszenz der Quantenpunkte ausnutzen.

Das Miniaturspektrometer nutzt hingegen die Filterfähigkeit der Quantenpunkte aus. Diese werden als dünner Film gedruckt und auf einem Lichtsensor angebracht, wie zum Beispiel einem ladungsgekoppelten Bauelement, das in Handy-Kameras eingesetzt wird. Mit einem Algorithmus wird die Anzahl der Photonen, die von jedem Filter absorbiert werden, berechnet, wodurch die Intensität und Wellenlänge der ursprünglichen Lichtstrahlen berechnet werden können.

Viele Einsatzmöglichkeiten für winziges Gerät

"Die zentrale Komponente solcher Spektrometer - die Quantenpunkten-Filterreihe - wird durch lösungsbasierte Verarbeitung und Druck hergestellt, wodurch eine signifikante potenzielle Kostenreduktion ermöglicht wird", freut sich Bao.

Durch diese kostengünstige Anwendung könnten die Spektrometer in kleinen Handheld-Geräten Hautveränderungen oder Urinproben analysieren. Sie könnten auch die Belastung der Haut durch verschiedene Frequenzen des ultravioletten Lichts messen, die sich stark in ihrer Schädigungskraft der Haut unterscheiden.

"Bawendi und Bao haben einen sehr schönen Weg gezeigt, wie man die kontrollierte optische Absorption von Halbleiter-Quantenpunkten für Miniaturspektrometer ausnutzen kann. Sie demonstrieren ein Spektrometer, das nicht nur klein ist, sondern auch einen hohen Durchsatz und eine hohe spektrale Auflösung hat, was noch nie zuvor geschafft wurde", lobt der nicht an der Studie beteiligte Physikprofessor Feng Wang von der University of California at Berkeley http://berkeley.edu .

Marie-Thérèse Fleischer | pressetext.redaktion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsforschung in der Schwerelosigkeit
18.12.2017 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

nachricht Von Alaska bis zum Amazonas: Pflanzenmerkmale erstmals kartiert
18.12.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

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: „Carmenes“ findet ersten Planeten

Deutsch-spanisches Forscherteam entwirft, baut und nutzt modernen Spektrografen

Seit Januar 2016 nutzt ein deutsch-spanisches Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen den modernen Spektrografen „Carmenes“ für die Suche nach...

Im Focus: Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

Heute verfügbare Ionenfallen-Technologien eignen sich als Basis für den Bau von großen Quantencomputern. Das zeigen Untersuchungen eines internationalen Forscherteams, deren Ergebnisse nun in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler haben für Ionenfallen maßgeschneiderte Protokolle entwickelt, mit denen auftretende Fehler jederzeit entdeckt und korrigiert werden können.

Damit die heute existierenden Prototypen von Quantencomputern ihr volles Potenzial entfalten, müssen sie erstens viel größer werden, d.h. über deutlich mehr...

Im Focus: Error-free into the Quantum Computer Age

A study carried out by an international team of researchers and published in the journal Physical Review X shows that ion-trap technologies available today are suitable for building large-scale quantum computers. The scientists introduce trapped-ion quantum error correction protocols that detect and correct processing errors.

In order to reach their full potential, today’s quantum computer prototypes have to meet specific criteria: First, they have to be made bigger, which means...

Im Focus: Search for planets with Carmenes successful

German and Spanish researchers plan, build and use modern spectrograph

Since 2016, German and Spanish researchers, among them scientists from the University of Göttingen, have been hunting for exoplanets with the “Carmenes”...

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neue Konfenzreihe in Berlin: Landscape 2018 - Ernährungssicherheit, Klimawandel, Nachhaltigkeit

18.12.2017 | Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Lipid-Nanodisks stabilisieren fehlgefaltete Proteine für Untersuchungen

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Von Alaska bis zum Amazonas: Pflanzenmerkmale erstmals kartiert

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Krebsforschung in der Schwerelosigkeit

18.12.2017 | Biowissenschaften Chemie