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 Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Wie das Wissen in der Technik entsteht

17.01.2017 | Förderungen Preise

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik