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 sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen
29.05.2020 | Universität Heidelberg

nachricht Ein Hormon nach Pflanzenart
29.05.2020 | Universität Bielefeld

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: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

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

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

29.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wald im Wandel

29.05.2020 | Agrar- Forstwissenschaften

Schwarzer Stickstoff: Bayreuther Forscher entdecken neues Hochdruck-Material und lösen ein Rätsel des Periodensystems

29.05.2020 | Materialwissenschaften

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