{"id":26302,"date":"2022-09-12T10:00:09","date_gmt":"2022-09-12T08:00:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/?p=26302"},"modified":"2022-12-02T19:34:36","modified_gmt":"2022-12-02T18:34:36","slug":"chemielabor-auf-einem-chip-analysiert-fluessigkeiten-in-echtzeit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/de\/chemielabor-auf-einem-chip-analysiert-fluessigkeiten-in-echtzeit\/","title":{"rendered":"Chemielabor auf einem Chip analysiert Fl\u00fcssigkeiten in Echtzeit"},"content":{"rendered":"<div class=\"wpb-content-wrapper\"><p>[vc_row][vc_column][vc_column_text]<strong>Ein nur fingernagelgrosser Chip ersetzt sperriges Labor-Equipment. In der chemischen Technologie ist es oft wichtig, exakt zu messen, wie sich die Konzentration bestimmter Substanzen ver\u00e4ndert. Gerade in der Pharmaindustrie m\u00fcssen solche Messungen extrem pr\u00e4zise und zuverl\u00e4ssig sein.<\/strong><\/p>\n<p>An der TU Wien wurde ein neuartiger Sensor entwickelt, der sich f\u00fcr solche Analysen hervorragend eignet und mehrere bisher unerreichte Vorteile miteinander verbindet: Durch massgeschneiderte Infrarot-Technologie ist er deutlich sensitiver als andere Standard-Messger\u00e4te, er ist f\u00fcr einen grossen Bereich unterschiedlicher Molek\u00fcl-Konzentrationen einsetzbar und\u00a0er kann direkt in der Fl\u00fcssigkeit operieren und liefert damit Daten in Echtzeit, innerhalb von Sekundenbruchteilen.<\/p>\n<p>Um die Konzentration von Molek\u00fclen zu messen, wird Strahlung im mittleren Infrarotbereich verwendet. Das ist eine bew\u00e4hrte Technik: Viele Molek\u00fcle absorbieren ganz bestimmte Wellenl\u00e4ngen im Infrarotbereich, andere Wellenl\u00e4ngen lassen sie durch. So haben verschiedene Molek\u00fcle ihren ganz spezifischen Infrarot-Fingerabdruck. Wenn man misst, welche Wellenl\u00e4ngen wie stark absorbiert werden, kann man daher feststellen, wie hoch die Konzentration eines bestimmten Molek\u00fcls in der Probe gerade ist.<\/p>\n<p>Besonders in gasf\u00f6rmigen Proben verwendet man Infrarot-Spektroskopie schon lange. Neu ist allerdings, dass es nun gelungen ist, diese Technologie sehr kompakt auf einem etwa fingernagelgrossen Chip unterzubringen, der speziell f\u00fcr Fl\u00fcssigkeiten geeignet ist. Das ist nicht nur eine technologische, sondern auch eine analytische Herausforderung, weil Fl\u00fcssigkeiten die Infrarotstrahlung viel st\u00e4rker absorbieren.<\/p>\n<p>Wenige Mikroliter Fl\u00fcssigkeit reichen f\u00fcr eine Messung aus. Der Sensor liefert Daten in Echtzeit \u2013 viele Male pro Sekunde. Man muss also nicht wie bei anderen Technologien eine Probe entnehmen, sie analysieren und dann vielleicht minutenlang auf ein Ergebnis warten. Man sieht exakt, wie sich die Konzentration ver\u00e4ndert und in welchem Stadium sich der untersuchte Prozess gerade befindet.<\/p>\n<p>Die winzig kleinen halbleiterbasierten Bauteile\u00a0werden durch ihre Mikro- und Nanostruktur dazu gebracht, Infrarotstrahlung mit einer pr\u00e4zisen definierten Wellenl\u00e4nge auszusenden oder zu detektieren. Die von einem solchen Laser emittierte Infrarotstrahlung durchdringt die Fl\u00fcssigkeit auf einer Strecke in der Gr\u00f6ssenordnung von Mikrometern und wird dann vom Detektor auf demselben Chip gemessen. Aus diesen\u00a0ultrakompakten Lasern und Detektoren wurde nun ein Messger\u00e4t konstruiert, das sich in ersten Praxistests bew\u00e4hrt hat.<\/p>\n<p>Die Technologie ist extrem flexibel. Ganz nach Bedarf kann man die notwendigen Wellenl\u00e4ngen anpassen, man k\u00f6nnte auf dem Chip auch eine deutlich gr\u00f6ssere Zahl unterschiedlicher Quantenkaskaden-Sensoren unterbringen und somit die Konzentration unterschiedlicher Molek\u00fcle gleichzeitig messen. Die Anwendungsm\u00f6glichkeiten sind vielf\u00e4ltig \u2013 sie reichen von der Beobachtung thermischer Protein-Struktur\u00e4nderungen, \u00fcber \u00e4hnliche struktur\u00e4ndernde Prozesse in anderen Molek\u00fclen bis hin zur Echtzeit-Analyse chemischer Reaktionen, etwa in der pharmazeutischen Medikamentenherstellung oder in industriellen Fertigungsprozessen. \u00dcberall dort, wo man die Dynamik chemischer Reaktionen in Fl\u00fcssigkeiten beobachten muss, kann die neue Technik wichtige Vorteile bringen.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>[vc_row][vc_column][vc_column_text]Ein nur fingernagelgrosser Chip ersetzt sperriges Labor-Equipment. 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