Neuer Detektor für gefährliche Flüssigkeiten
Jülicher Forscher stellen Prototypen vor
Forschungszentrum Jülich
"Explosive Flüssigkeiten oder flüssige Komponenten, aus denen sich an Bord eines Flugzeugs Sprengstoff herstellen lässt, können mit unserer Methode in Bruchteilen einer Sekunde identifiziert werden. Unser Verfahren der Flüssigkeitskontrolle ist somit nicht nur weit schneller als andere, es ist auch viel zuverlässiger. Schließlich wird man die Mitnahme von Flüssigkeiten im Handgepäck erst dann wieder erlauben können, wenn gefährliche Stoffe sicher erkannt werden, ohne dass sich durch lange Nachweiszeiten und Fehlalarme lange Warteschlangen bilden", erklärt Prof. Knut Urban, Institutsleiter am Forschungszentrum Jülich.
Urban und seine Mitarbeiter am Institut für Festkörperforschung nutzen für ihren Detektor eine besondere Form der Spektroskopie, mit der man Substanzen mithilfe elektromagnetischer Strahlung analysieren kann. Jede Flüssigkeit absorbiert und reflektiert Strahlung verschiedener Wellenlängen auf unterschiedliche Weise und kann so anhand ihres spezifischen "Fingerabdrucks" identifiziert werden.
Die Idee, elektromagnetische Strahlung zu verwenden, um gefährliche Flüssigkeiten aufzuspüren, ist nicht neu. Die bisherigen Systeme nutzen aber nur einen sehr engen Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung und identifizieren dadurch nur einen kleinen Ausschnitt des Fingerabdrucks. Damit lassen sich gefährliche Substanzen nicht zuverlässig von harmlosen Flüssigkeiten trennen, und bei Mischungen verschiedener Flüssigkeiten besteht die Gefahr falscher Ergebnisse.
Die Jülicher Forscher entwickelten ein System, das innerhalb von nur 200 Millisekunden über einen breiten Frequenzbereich von wenigen Gigahertz bis zu einigen Terahertz messen kann. So kann bei jeder Messung ein detaillierter molekularer Fingerabdruck erstellt werden, der einen zuverlässigen Vergleich mit Referenzdaten gefährlicher Flüssigkeiten ermöglicht. Das Herz des so genannten Hilbert-Spektrometers ist ein neuartiges nanoelektronisches Bauelement, ein sogenannter Josephson-Kontakt. Er fungiert als hochempfindlicher, ultraschneller und breitbandiger Sensor und wandelt computergesteuert das aufgenommene Spektrum in ein elektrisches Signal um, mit dem verdächtige Flüssigkeiten angezeigt werden können.
Die Jülicher Forscher demonstrierten erfolgreich, dass ihr System schnell und zuverlässig so unterschiedliche Flüssigkeiten wie Wasser, Ethanol, Methanol, Propanol und Azeton erkennen kann. Dr. Yuri Divin, federführender Wissenschaftler dieses Projekts: "Die Funktionsfähigkeit unserer Methode haben wir damit bewiesen. Nun arbeiten wir daran, das Gerät zu verkleinern und Details zu optimieren und auch andere Anwendungen zu untersuchen. Wir sind uns sicher, dass sich die Industrie interessiert zeigen wird, mit unserer Unterstützung ein marktfähiges Produkt zu entwickeln".
Originalveröffentlichung: M Lyatti, Y Divin, U Poppe, K Urban; "Liquid indentification by Hilbert spectroscopy"; Supercond. Sci. Technol. 22 (2009) 114005
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