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 Wie Krebszellen Winterschlaf halten
16.07.2018 | Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden

nachricht Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit
16.07.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Im Focus: Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Die Physiker der Technischen Universitäten München und Dresden sowie von der Universität zu Köln können damit die Eigenschaften dieser für Grundlagenforschung und Anwendungen gleichermaßen interessanten Magnetstrukturen noch eingehender erforschen.

Strudel kennt jeder aus der Badewanne: Wenn das Wasser abgelassen wird, bilden sie sich kreisförmig um den Abfluss. Solche Wirbel sind im Allgemeinen sehr...

Im Focus: Neue Steuerung der Zellteilung entdeckt

Wenn eine Zelle sich teilt, werden sämtliche ihrer Bestandteile gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt. UZH-Forschende haben nun ein Enzym identifiziert, das sicherstellt, dass auch Zellbestandteile ohne Membran korrekt aufgeteilt werden. Ihre Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krebs, neurodegenerative Krankheiten, Alterungsprozessen und Virusinfektionen.

Man kennt es aus der Küche: Werden Aceto balsamico und Olivenöl miteinander vermischt, trennen sich die beiden Flüssigkeiten. Runde Essigtropfen formen sich,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

Materialien für eine Nachhaltige Wasserwirtschaft – MachWas-Konferenz in Frankfurt am Main

11.07.2018 | Veranstaltungen

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

Vertikales Begrünungssystem Biolit Vertical Green<sup>®</sup> auf Landesgartenschau Würzburg

16.07.2018 | Architektur Bauwesen

Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Krebszellen Winterschlaf halten

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

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