Leuchtende Idee: Neue LEDs können Lebensmittel und tödliche Gase aufspüren
Mit einer neuen Infrarot-Leuchtdiode (LED), die sich auf verschiedene Wellenlängen einstellen lässt, könnte Ihr intelligentes Gerät bald noch intelligenter sein. So könnte Ihr Kühlschrank Ihnen sagen, wann Ihr Essen schlecht wird, und Ihr Telefon Ihnen mitteilen, ob die Gucci-Handtasche echt ist.
Die neue LED-Technologie hat das Potenzial, Feuerwehrleuten, Bergleuten, dem Militär, Klempnern und Haushalten zu nutzen.
The University of Melbourne
Die Technologie wurde von der Universität Melbourne, dem Lawrence Berkeley National Laboratory, der University of California, Berkeley, und dem Australian Research Council Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS) entwickelt. Sie haben ein Gerät entwickelt, das eine Reihe von Gasen erkennen könnte, darunter möglicherweise auch tödliche, und so die Sicherheit von Feuerwehrleuten, Bergleuten, dem Militär und dem örtlichen Klempner verbessern würde. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Infrarot-Spektrometer (IR-Spektrometer) sind gängige Laborgeräte, die verschiedene Materialien durch Analyse ihrer für das menschliche Auge unsichtbaren Infrarotsignatur identifizieren können. Ähnlich wie ein AM-Radio auf verschiedene Frequenzen eingestellt werden kann, können IR-Spektrometer auf verschiedene Wellenlängen eingestellt werden, was eine Breitbandanalyse einer Gasprobe ermöglicht. Diese Geräte sind jedoch sperrig und teuer und können in der Regel nicht aus dem Labor mit ins Feld genommen werden.
"Unsere neue Technologie verbindet eine dünne Schicht schwarzer Phosphorkristalle mit einem flexiblen, kunststoffähnlichen Substrat, das so gebogen werden kann, dass der schwarze Phosphor Licht verschiedener Wellenlängen aussendet, wodurch eine abstimmbare Infrarot-LED entsteht, die den Nachweis mehrerer Materialien ermöglicht", so Kenneth Crozier, Professor an der Universität Melbourne. "Diese Technologie könnte in Smartphones eingebaut werden und Teil des täglichen Gebrauchs werden".
Die im Fleisch vorkommenden Bakterien setzen beispielsweise bei ihrer Vermehrung verschiedene Gase frei. Das Vorhandensein dieser Gase ist ein gutes Zeichen dafür, dass das Fleisch verdirbt und nicht mehr zum Verzehr geeignet ist.
"Das Gerät, das in einem Kühlschrank platziert wird, könnte eine Benachrichtigung senden, dass das Fleisch verdirbt. Wenn es auf eine Handtasche gerichtet wird, könnte es anzeigen, ob die Tasche aus echtem Leder oder einem billigeren Ersatzmaterial besteht", so Professor Crozier, der auch stellvertretender Direktor von TMOS ist.
Die derzeitigen Materialien, die für IR-Fotodetektoren und lichtemittierende Geräte verwendet werden, lassen sich nur schwer herstellen, was größtenteils darauf zurückzuführen ist, dass mehrere Schichten perfekt verbundener Kristalle erforderlich sind. Die neue Technologie mit schwarzem Phosphor kommt mit nur einer Schicht aus, wodurch das Bauelement flexibel ist und beim Biegen einzigartige Eigenschaften erhält.
"Die Verschiebung der Emissionswellenlänge des schwarzen Phosphors beim Biegen ist wirklich dramatisch und ermöglicht eine Abstimmung der LED im mittleren Infrarotbereich", so Professor Ali Javey von der University of California in Berkeley, dessen Gruppe die Arbeit leitete.
Das Gerät könnte die Arbeit von Feuerwehrleuten, Bergleuten und Militärs sicherer machen, indem es ihnen ermöglicht, potenziell tödliche Gase aus sicherer Entfernung zu erkennen, da die ultradünnen, ultraleichten Geräte auf kleinen Drohnen angebracht werden können. Wenn eine solche Drohne über ein brennendes Gebäude fliegt, könnte sie den Feuerwehrleuten sagen, welchen Gefahren sie ausgesetzt sind und welche Ausrüstung sie benötigen werden.
Die kostengünstige Technologie könnte auch in Geräten für Klempner und Gebäudemanager zum Einsatz kommen.
"Unsere IR-Fotodetektoren könnten in eine Kamera integriert werden, so dass wir auf dem Bildschirm unseres Telefons Gaslecks oder Emissionen 'sehen' und feststellen könnten, um welche Art von Gas es sich handelt", so Professor Crozier.
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