Erfindung im Taschenformat revolutioniert Schadstofferkennung
Kostengünstiges Raman-Spektrometersystem auf Basis eines Mobiltelefons kann unbekannte biologische Moleküle innerhalb von Minuten identifizieren
Stellen Sie sich vor, Sie wüssten, welche Beere oder welcher Pilz bei einer Wanderung unbedenklich ist, oder Sie könnten in einem Krankenhaus schnell Krankheitserreger aufspüren, deren Identifizierung normalerweise Tage dauern würde.
Ein Smartphone zeichnet das Raman-Spektrum eines unbekannten Materials (in diesem Fall einer Ethanollösung) auf, das dann weiter analysiert wird.
Texas A&M University Engineering
Die Identifizierung und Erkennung von Medikamenten, Chemikalien und biologischen Molekülen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, kann durch die kombinierte Technologie einer Handykamera und eines Raman-Spektrometers - einer leistungsstarken chemischen Laseranalysemethode - ermöglicht werden.
Dr. Peter Rentzepis, Professor an der Fakultät für Elektro- und Computertechnik der Texas A&M University, hält ein Patent für ein handgehaltenes, auf einem Mobiltelefon basierendes Raman-Spektrometer-System. Rentzepis' Erfindung ermöglicht es dem Benutzer, nicht-invasive Identifizierungen von potenziell schädlichen Chemikalien oder Materialien vor Ort vorzunehmen, insbesondere in abgelegenen Gebieten, in denen Laborspektrometer aufgrund ihrer Größe und ihres Energiebedarfs nicht eingesetzt werden können.
Das neue Raman-Spektrometersystem besteht aus Linsen, einem Diodenlaser und einem Beugungsgitter - einer kleinen, dünnen, quadratischen Fläche, die das Licht zur Analyse streut - in Kombination mit einer Handykamera, um das Raman-Spektrum aufzuzeichnen. Die Peaks im Spektrum liefern je nach Intensität und Position detaillierte Daten über die chemische Zusammensetzung und die Molekularstruktur einer Substanz.
Zur Verwendung des Geräts wird ein Mobiltelefon hinter dem Transmissionsgitter platziert, wobei die Kamera auf das Gitter gerichtet ist, um das Raman-Spektrum aufzunehmen. Ein Laser schießt einen Strahl in eine Probe unbekannten Materials, z. B. ein Bakterium, auf einem Objektträger. Die Kamera zeichnet das Spektrum auf, und in Verbindung mit einer geeigneten Handy-Anwendung/Datenbank kann dieses tragbare Instrument eine schnelle Materialidentifizierung vor Ort ermöglichen.
Bisher waren für die Identifizierung unbekannter Stoffe umfangreiche Probenahmen von biologischem Material und Laboranalysen erforderlich, die mehrere Stunden oder sogar Tage dauern konnten. Während herkömmliche Raman-Spektrometer bis zu Tausende von Dollar kosten, kann Rentzepis' Erfindung zu einem wesentlich geringeren Preis hergestellt werden und ermöglicht eine wesentlich schnellere Identifizierung von Materialien.
"Es ist ein kleines Gerät, mit dem man die Zusammensetzung eines bestimmten Systems, Materials oder einer Probe bestimmen kann", so Rentzepis. "Man kann es sogar in der Tasche tragen.
Weitere Erfinder sind die ehemaligen Doktoranden Dr. Dinesh Dhankhar, ein Systemingenieur bei Thermo Fisher Scientific, und Anushka Nagpal, eine Prozessingenieurin bei Intel Corporation.
Die Finanzierung dieser Forschung wird von der Texas A&M Engineering Experiment Station (TEES), der offiziellen Forschungseinrichtung der Texas A&M Engineering, verwaltet.
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