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 Sich vermehren oder sich nicht vermehren
22.03.2019 | Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

nachricht Ketten aus Stickstoff direkt erzeugt
22.03.2019 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Die Zähmung der Lichtschraube

Wissenschaftler vom DESY und MPSD erzeugen in Festkörpern hohe-Harmonische Lichtpulse mit geregeltem Polarisationszustand, indem sie sich die Kristallsymmetrie und attosekundenschnelle Elektronendynamik zunutze machen. Die neu etablierte Technik könnte faszinierende Anwendungen in der ultraschnellen Petahertz-Elektronik und in spektroskopischen Untersuchungen neuartiger Quantenmaterialien finden.

Der nichtlineare Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) in Gasen ist einer der Grundsteine der Attosekundenwissenschaft (eine Attosekunde ist ein...

Im Focus: The taming of the light screw

DESY and MPSD scientists create high-order harmonics from solids with controlled polarization states, taking advantage of both crystal symmetry and attosecond electronic dynamics. The newly demonstrated technique might find intriguing applications in petahertz electronics and for spectroscopic studies of novel quantum materials.

The nonlinear process of high-order harmonic generation (HHG) in gases is one of the cornerstones of attosecond science (an attosecond is a billionth of a...

Im Focus: Magnetische Mikroboote

Nano- und Mikrotechnologie sind nicht nur für medizinische Anwendungen wie in der Wirkstofffreisetzung vielversprechende Kandidaten, sondern auch für die Entwicklung kleiner Roboter oder flexibler integrierter Sensoren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) haben mit einer neu entwickelten Methode magnetische Mikropartikel hergestellt, die den Weg für den Bau von Mikromotoren oder die Zielführung von Medikamenten im menschlichen Körper, wie z.B. zu einem Tumor, ebnen könnten. Die Herstellung solcher Strukturen sowie deren Bewegung kann einfach durch Magnetfelder gesteuert werden und findet daher Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials bestimmen, wie dieses Material auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes reagiert. Eisenoxid ist der...

Im Focus: Magnetic micro-boats

Nano- and microtechnology are promising candidates not only for medical applications such as drug delivery but also for the creation of little robots or flexible integrated sensors. Scientists from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) have created magnetic microparticles, with a newly developed method, that could pave the way for building micro-motors or guiding drugs in the human body to a target, like a tumor. The preparation of such structures as well as their remote-control can be regulated using magnetic fields and therefore can find application in an array of domains.

The magnetic properties of a material control how this material responds to the presence of a magnetic field. Iron oxide is the main component of rust but also...

Im Focus: Goldkugel im goldenen Käfig

„Goldenes Fulleren“: Liganden-geschützter Nanocluster aus 32 Goldatomen

Forschern ist es gelungen, eine winzige Struktur aus 32 Goldatomen zu synthetisieren. Dieser Nanocluster hat einen Kern aus 12 Goldatomen, der von einer Schale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größte nationale Tagung 2019 für Nuklearmedizin in Bremen

21.03.2019 | Veranstaltungen

6. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage vom 25. bis 26.3. 2019

21.03.2019 | Veranstaltungen

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zähmung der Lichtschraube

22.03.2019 | Physik Astronomie

Saarbrücker Forscher erleichtern durch Open Source-Software den Durchblick bei Massen-Sensordaten

22.03.2019 | HANNOVER MESSE

Ketten aus Stickstoff direkt erzeugt

22.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics