Die Initiativen

InnoLaserSensor - Chemische Lasersensorik - aus dem Labor in den Markt - Potsdam

Das ForMaT-Vorhaben

InnoLaserSensor (ILS) beschäftigt sich mit der Prototypenentwicklung für zwei hochaktuelle Sensortechniken mit beträchtlichem Zukunftspotenzial. Die herausragenden Ergebnisse der Systeme wurden durch die Verwendung von Lasern möglich.

Die Ziele

In den zwei Innovationslabors sollen zum einen ein Messsystem für extrem miniaturisierte optische Sauerstoff-Messungen (0-O2-LaserSensor) und zum anderen ein laserbasiertes Ionenmobilitätsspektrometer (Laser-IMS) entwickelt werden. Beide Systeme sollen Spuren chemischer Substanzen in Echtzeit nachweisen können. Maßgeblich sind hierbei die Anforderungen ausgewählter zukünftiger Anwender (Lead User). Diese Anforderungen sind repräsentativ für die jeweiligen Branchen.

Die thematischen Schwerpunkte

Die Vorzüge des Laser-IMS sind besonders für die Sicherheits- und Chemieindustrie sowie für die Mikroverfahrenstechnik von großem Interesse.

Die Sicherheitsindustrie beispielsweise möchte die Detektion von Sprengstoffen verbessern, da sie bei der Gepäckkontrolle mit Fehlalarmen und hohen Durchlaufzeiten zu kämpfen hat. InnoLaserSensor hat drei Ansätze zur Vermeidung dieser Probleme entwickelt.

In der chemischen Industrie kann das Laser-IMS für den Nachweis von minimalsten Verunreinigungen in der Grundchemikalienherstellung verwendet werden. Grundchemikalien werden zum Beispiel für die Halbleiterfertigung benötigt. Chemische Produkte werden derzeit überwiegend in aufeinander folgenden Prozessschritten gefertigt. Die Überführung solcher sequenziellen Verfahren in kontinuierliche, in kleinen Volumina ablaufende Reaktionen durch die Mikroverfahrenstechnik bringt erhebliche Vorteile, z.B. gut kontrollierbare Reaktionsbedingungen und eine höhere Systemsicherheit bei kritischen Reaktionen. Der Reaktionsverlauf kann kontinuierlich durch Anpassung der Prozessparameter beeinflusst werden. Die Voraussetzung für diese Art der Prozesssteuerung ist allerdings eine Analytik chemischer Substanzen in Echtzeit, d.h. innerhalb von Millisekunden. Das Laser-IMS erlaubt solche Echtzeit-Analysen und gewährleistet auch die von der Mikroverfahrenstechnik geforderte hohe Empfindlichkeit.

Der µ-O2-Sensor wird vorwiegend auf dem Gebiet der Gewebezüchtung (Tissue Enginnering) verwendet. Dabei ist die O2-Konzentration ausschlaggebend für optimale Wachstumsergebnisse. Die O2-Konzentration der Umgebung spielt dabei nur eine untergeordnete Rolle, maßgeblich ist die Konzentration innerhalb eines Zellhaufens. Angestrebt wird daher eine minimalinvasive Messmethode, die die Zellen nicht beschädigt. Anhand phosphoreszierender Nanokügelchen kann mithilfe des Laser-O2-Sensors der Sauerstoffgehalt in Echtzeit bestimmt werden. Zellbeschädigungen und lange Messzeiten sind, bei gleichzeitig niedrigen Kosten, ausgeschlossen.

Die Partner

Die Umsetzung der InnoLab-Phase erfolgt in enger Zusammenarbeit mit folgenden Partnern:

  • Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPIMP) in Potsdam
  • Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum der Universität Leipzig (BBZ)
  • Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin
  • Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena
  • Fraunhofer Wilhelm-Klauditz-Institut (FWKI) in Braunschweig
  • Agrartechnisches Institut Bornim der Leibniz-Gemeinschaft (ATB) in Potsdam

Die marktnahe Weiterentwicklung der bisherigen Forschungsarbeiten wird darüber hinaus durch das "Brandenburgische Institut für Existenzgründung und Mittelstandsförderung - Centrum für Entrepreneurship und Innovation der Universität Potsdam" (BIEM-CEIP) und die Lead User aus der ersten ForMaT-Phase unterstützt.

Kontakt

Herr Dr. Elmar Schmälzlin
Universität Potsdam
Institut für Chemie / Physikalische Chemie
Karl-Liebknecht-Straße 24-25 (Haus 25)
14476 Potsdam
Tel.: (0331) 977 5176
Fax: (0331) 977 5058
E-Mail: schmaelz[at]uni-potsdam.de 
Internet: http://www.innolasersensor.de

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