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Der nächste Sensor: Smartphones könnten demnächst Spektrometer für vielfältige Analysen mitbringen

Miniatur-Spektrometer könnten in Smartphones einziehen (Symbolbild)
Miniatur-Spektrometer könnten in Smartphones einziehen (Symbolbild)
In Zukunft könnten auch Smartphones mit leistungsstarken Spektrometern ausgestattet sein. Diese könnten beispielsweise besonders einfach gefälschte Medikamente erkennen oder die Luftqualität messen.

Die Geschichte der Smartphones ist auch eine Geschichte der Miniaturisierung. So sind leistungsstarke Prozessoren inzwischen nicht nur mit kompakten Abmessungen zu fertigen, sondern auch mit kompakten Kühllösungen kühlbar. Verschiedenste Sensoren sind ebenfalls auf kleinstem Raum unterzubringen, aktuelle Kamerasensoren in Mobiltelefonen erlauben Aufnahmen, die bis vor einem Jahrzehnt nur mit professionellen Equipment erreichbar waren.

Mittelfristig könnten einem Beitrag der Fraunhofer-Gesellschaft zufolge auch Spektrometer in Smartphones einziehen. Damit sind in diesem Beitrag Spektrometer gemeint, welche die sichtbaren oder unsichtbaren Bestandteile des Lichtes aufzeichnen können. Optische Spektrometer werden dabei beispielsweise für chemische Analysen genutzt und machen sich den Umstand zunutze, dass unterschiedliche Stoffe anders mit Licht interagieren. Ist bekannt, in welcher Art und Weise ein bestimmter Stoff beispielsweise bestimmte Farbanteile stärker aus Licht herausfiltert als andere Substanzen, können Aussage über die Identität und auch die Quantität des Stoffs getroffen werden.

Ein von der Fraunhofer-Gesellschaft entwickeltes Infrarot-Spektrometer könnte solche Analysen nun auch mit einem Smartphone durchführbar werden lassen. Laut Dr. Alexander Weiß, Abteilungsleiter am Fraunhofer ENAS wiegt das Infrarot-Spektrometer nur rund einen Gramm und könnte perspektiv für unter einen Euro angeboten werden. Wie ein handelsübliches Infrarotspektrometer sendet auch das besonders kompakte Gerät Lichtstrahlen im Infrarotbereich aus. Je nach konkreter Anwendung kann dann entweder das von einer Probe reflektierte oder absorbierte Licht analysiert werden. Die Führung des Lichtstrahls und auch die Detektion finden dabei platzsparend in einer Ebene statt.

Konkrete Nutzungsszenarien umfassen etwa die Echtheitsuntersuchung von im Internet bestellten Medikamenten als auch die Untersuchung der Luftqualität. Die Auswertung soll dabei über lernenden Algorithmen erfolgen - dabei könnten diese von vielen Messungen durch verschiedene Personen ständig verbessert werden. Auch unerfahrene Benutzer sollen durch klare Anweisungen entsprechende Messungen durchführen können.

Dem Fraunhofer-Institut zufolge kann das Mini-Spektrometer über die in der Mikrosystemtechnik üblichen Technologien günstig in der Massenfertigung produziert werden. Aktuell laufen weitere Untersuchungen - verlaufen diese positiv, könnte die Technik bereits in etwa zwei Jahren in den Massenmarkt gelangen.

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Autor: Silvio Werner, 26.07.2021 (Update: 26.07.2021)