Wissenschaftler haben einen neuen, nur Stecknadelkopf großen Detektor entwickelt, mit dem Gifte und andere bedrohliche Substanzen in der Luft schnell und präzise nachgewiesen werden können.
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Ein Laser regt dabei Moleküle zum Leuchten an und der hochpräzise Photodetektor misst und analysiert das zurückgestreute Licht im ultravioletten (UV) Bereich. Jede Substanz weist eine Art optischen Fingerabdruck auf, an dem man sie sicher bestimmen kann.
Winzige aktive Schicht
Für diese Arbeit sind extrem schmalbandige Photodetektoren notwendig, die nur für bestimmte Wellenlängen empfindlich sind. Das neue Bauteil, das Wissenschaftler des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) zusammen mit Kollegen aus Indien und Spanien in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters vorstellen, hat eine Detektionsbandbreite von lediglich sechs Nanometern und ist damit fünfmal schmalbandiger als vergleichbare Photodetektoren. Hinzu kommt, dass der Detektor die Polarisation des Lichtes erkennen kann. Das hilft dabei, störende Hintergrundstrahlung herauszufiltern.
Das internationale Wissenschaftlerteam um Holger Grahn (PDI) entwickelte den Detektor mithilfe einer photoempfindlichen Schicht aus nichtpolarem Galliumnitrid (GaN) auf einem Substrat aus Lithiumaluminat (LiAlO2). Die aktive GaN-Schicht ist dabei nur 0,4 Mikrometer dick – ungefähr ein Zehntel des Durchmessers eines Staubkorns.
Die GaN-Schicht wurde am PDI hergestellt. Wissenschaftler um Carlos Rivera, Jose Luis Pau und Elias Muñoz strukturierten den Photodetektor an der Universidad Politécnica de Madrid in Madrid und die Messungen führte Sandip Ghosh am Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai, Indien, durch.
Viele photoempfindliche Elemente
Der neue Detektor eignet sich für den Echtzeit-Nachweis von biologischen und chemischen Stoffen in der Luft. Um möglichst viele Substanzen auf einmal nachweisen zu können, bedarf es vieler kleiner photoempfindlicher Elemente, die alle jeweils exakt auf ganz bestimmte unterschiedliche Wellenlängen reagieren, also eine enge spektrale Bandbreite aufweisen.
Das Element, das das internationale Team jetzt vorstellte, ist etwa nur so groß wie ein Stecknadelkopf und weist nur ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von 360 Nanometer nach.
(idw – Forschungsverbund Berlin, 06.06.2007 – DLO)
