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Donnerstag, 19.07.2018
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Skurril: Nervengas-Detektor aus Lego und Handy

Tragbarer "Do-it-Yourself"-Sensor erkennt Art und Stärke der Gefahr

Smartphone statt teures Laborgerät: Um bei Terroranschlägen tödliches Nervengas zu detektieren, reicht künftig ein verblüffend simpler Sensor. Er besteht nur aus einem Smartphone, ein paar Legosteinen und einer Platte mit Testlösungen. Ist Nervengas in der Luft präsent, verfärben sich die Testlösungen und die Handy-Kamera in Kombination mit einer App erkennt dies. Das System kann sogar die beiden Hauptarten von Nervengasen unterscheiden, wie die Forscher berichten.
Ein Handy und ein Kasten aus Legosteinen - der neue Nervengassensor benötigt kaum mehr.

Ein Handy und ein Kasten aus Legosteinen - der neue Nervengassensor benötigt kaum mehr.

Smartphones sind längst nicht mehr nur Telefone und Alltagsbegleiter. Ihre Sensoren und Kamera lassen sich auch als Detektoren zweckentfremden. So haben Forscher Handys bereits zum 3D-Scanner gemacht und sie mittels App zur Hyperspektralkamera, zum Geigerzähler, zum Sonar oder zum Herzrhythmus-Sensor umfunktioniert. Durch Kopplung mit externen Geräten wie RFIP-Chips oder Analyse lassen sich Smartphones auch als Umwelt- und Chemikaliensensoren einsetzen.

Fluoreszenz zeigt Nervengaspräsenz


Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Handys haben nun Xiaolong Sun von der University of Texas und sein Team entwickelt. Ihr Ziel war es, einen tragbaren und einfachen Sensor für tödliches Nervengas zu konstruieren. Denn bisher lässt sich diese geruchslose, geschmackslose und unsichtbare Gefahr nur mit komplexen und empfindlichen Laborgeräten identifizieren. "Diese Instrumente sind meist teuer, nicht für mobile Einsätze geeignet und ihre Analysen können zeitaufwändig sein", so die Forscher.

Schon zuvor hatte das Team spezielle Nachweislösungen entwickelt, die bei Kontakt mit einem Nervengas zu fluoreszieren beginnen. Diese Substanzen reagieren mit den Gasen und produzieren Abbauprodukte, die farbiges Licht abgeben – Intensität und Farbe variieren dabei je nach Nervengassorte und Menge. "Dummerweise ist es schwer, diese feinen Fluoreszenzunterschiede mit bloßem Auge und Tageslicht zu erkennen", sagt Sun.


Das sind die Komponenten des Nervengas-Detektors

Das sind die Komponenten des Nervengas-Detektors

Lego-Box als Rahmen


Und genau hier kommen Handy und Legosteine ins Spiel. Denn die Kamera von Smartphones sensitiv genug, um die Fluoreszenz-Differenzen und damit das Nervengas zu erkennen, wie Tests mit ungefährlichen, aber chemisch den gängigen Nervengasen ähnlichen Substanzen ergaben. Eine von den Forschern entwickelte App wertet die Kameraaufnahmen dafür aus. Doch damit dies funktioniert, müssen die Testlösungen und die Kamera in möglichst dunkler Umgebung sein.

Dafür wählten die Wissenschaftler eine ebenso simple wie leicht verfügbarer Lösung: Legosteine. Aus den Plastikbausteine konstruierten sie eine Box, die die Umhüllung für Handy, Testplatte und eine einfache UV-Lichtquelle bildet. Tests mit einem solchen Prototypen ergaben, dass dieser simple "Do-it-Yourself"-Detektor sensibel genug ist, um selbst Spuren von Nervengas nachzuweisen. "Mit diesem Ansatz lassen sich die korrekten Konzentrationen der Analytika bestimmen", so die Forscher.

Zudem kann das System die beiden Hauptklassen der Nervengase unterscheiden – eine wichtige Fähigkeit, da beide auf unterschiedliche Weise neutralisiert und behandelt werden müssen, wie Sun und seine Kollegen erklären. (ACS Central Science, 2018; doi: 10.1021/acscentsci.8b00193)
(University of Texas at Austin, 28.06.2018 - NPO)
 
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