Revolutionäre LED-Sensoren erkennen Lebensmittelverderb und tödliche Gase

Ein intelligentes Gerät mit einer abstimmbaren Infrarot-Lichtemittierenden Diode (LED) für verschiedene Lichtwellenlängen könnte einem Kühlschrank ermöglichen, verdorbene Lebensmittel zu erkennen. Das Gerät könnte eine Reihe von Gasen identifizieren, potenziell auch tödliche – was die Sicherheit von Feuerwehrleuten, Bergleuten, Militär und Klempnern verbessert.

Infrarot (IR)-Spektrometer sind gängige Laborgeräte, die Materialien durch Analyse ihrer Infrarotsignaturen identifizieren – für das menschliche Auge unsichtbar. Genau wie ein AM-Radio auf verschiedene Radiowellenfrequenzen abstimmbar ist, können IR-Spektrometer auf verschiedene Wellenlängen abgestimmt werden, was eine Breitbandanalyse eines Gasproben ermöglicht. Diese Geräte sind jedoch sperrig, teuer und meist nicht praktisch für den Feldeinsatz außerhalb des Labors.

Die neue Technologie verbindet eine dünne Schicht Schwarzer-Phosphor-Kristalle mit einem flexiblen, kunststoffähnlichen Substrat, sodass sie sich so biegen lässt, dass der Schwarze Phosphor Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittiert – im Wesentlichen eine abstimmbare Infrarot-LED, die die Detektion mehrerer Materialien ermöglicht. Die Technologie könnte in Smartphones passen und Teil des Alltags werden.

Beispiel: Bakterien in Fleisch setzen bei Vermehrung verschiedene Gase frei. Deren Vorhandensein deutet auf Verderb hin – Fleisch nicht mehr genießbar. Das Gerät im Kühlschrank könnte eine Benachrichtigung senden, dass das Fleisch verdirbt. Auf eine Handtasche gerichtet könnte es verraten, ob sie aus echtem Leder oder einem billigeren Ersatz besteht.

Aktuelle Materialien für IR-Photodetektoren und Lichtemitter sind schwer herzustellen, größtenteils wegen der Notwendigkeit mehrerer perfekt verbundener Kristallschichten. Die neue Schwarze-Phosphor-Technologie benötigt nur eine Schicht – das Gerät wird flexibel und erhält einzigartige Eigenschaften beim Biegen.

Das Gerät könnte die Arbeit von Feuerwehrleuten, Bergleuten und Militär sicherer machen: Identifikation potenziell tödlicher Gase aus sicherer Distanz, da ultra-dünne, ultra-leichte Geräte auf kleinen Drohnen platziert werden können. Ein solcher Drohnenflug über einem Gebäude brand könnte Feuerwehrleuten Gefahren und benötigte Ausrüstung anzeigen.

Die kostengünstige Technologie könnte auch in Geräte für Klempner und Gebäudemanager einfließen. IR-Photodetektoren könnten in eine Kamera integriert werden, sodass Handydisplays Gaslecks oder Emissionen anzeigen und die Gasart bestimmen.