Ein Forscherteam der University of Central Florida (UCF) hat ein Infrarot-Lasergerät in der Lage, jedes Molekül in der Luft zu erkennen.

Mit diesem Gerät können Menschen nach Spuren von Luftverschmutzung, Treibhausgasen und chemischen Kampfstoffen suchen, medizinische Atemanalysen durchführen und sogar mit dem Gerät nach Spuren von Leben auf interplanetaren Missionen suchen.

"Wir können Moleküle sehr empfindlich nachweisen", sagte er Konstantin Vodopyanov, UCF-Professor für Optik und Photonik und Hauptautor dieser Forschung. "Wir können die Luft aus dem Raum nehmen und wir können nicht nur das Übliche wie Kohlendioxid und Wasser sehen, sondern wir können auch Spurengase sehen."

Das vollständige Papier ist in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Photonics.

Die Technologie ermöglicht es Wissenschaftlern, eine Mischung aus vielen Molekülen gleichzeitig zu erkennen. In der Studie demonstrierten Vodopyanov und sein Team den Nachweis von 22-Spurenmolekülen in einem Gasgemisch.

Diese Technik ist sogar in der Lage, die Isotope in der Luft aufzunehmen, was für den Nachweis von Kernmaterial wichtig ist, so dass es im Falle eines chemischen oder biologischen militärischen Angriffs helfen könnte, Menschen zu schützen.

Aber Vodopyanov interessiert sich am unmittelbarsten für das Potenzial seines Geräts im medizinischen Bereich. Er möchte sich mit Ärzten zusammenschließen, um eine Atemanalyse durchzuführen.

"Sie können viele Krankheiten diagnostizieren, indem Sie nur den Atem analysieren", sagte Vodopyanov.

Denken Sie an den Alkoholtester. Es nimmt Moleküle im Atem auf, um Spuren von Alkohol zu entdecken. Dieses Gerät könnte auf ähnliche Weise angewendet werden.

So funktioniert es

Chemikalien bestehen aus Molekülen, die ständig in der Luft schwingen, und Moleküle im Infrarotbereich haben spezifisch starke Signaturen. Mit diesen beiden Konzepten hat Vodopyanov effektiv eine Methode entwickelt, mit der Laser Moleküle von Schwingungen aufnehmen können.

"Die Frequenzen von Molekülen sind sehr unterschiedlich, aber sie sind unveränderlich - hier, auf einem anderen Kontinent, auf einem anderen Planeten, überall", sagte Vodopyanov in einer Erklärung. „Es ist universell. Betrachten Sie es als einen molekularen Fingerabdruck. Wenn wir also den Laser verwenden, können wir diese Fingerabdrücke mit großer Präzision erfassen. “

Struktur & Organisation

Dieses Gerät hat ein enormes Potenzial für viele Bereiche, aber zuerst muss der Preis sinken.

"Wir haben noch viel Arbeit vor uns", sagte Vodopyanov in einer Erklärung. „Wir arbeiten jetzt daran, den Bereich der Laserfrequenzen zu erweitern, mit denen die Aufgabe erledigt werden kann. Wenn die Kosten gesenkt und die Technologie mobil gemacht werden können, können die Anwendungen endlos sein. “

Er behauptet, dass die Schaffung eines billigen und lebensfähigen Produkts von der Nachfrage abhängig ist, und nennt als Beispiel den grünen Laserpointer.

"Vor fünfundzwanzig Jahren kostete der grüne Laserpointer 20,000 US-Dollar, jetzt kostet er im Internet nur noch 5 US-Dollar", sagte Vodopyanov. "So kann das System die gleiche Entwicklung durchlaufen."

Zum Forschungsteam gehören auch Andrey Muraviev vom UCF College of Optics & Photonics, Zachary Loparo vom UCF Department of Mechanical and Aerospace Engineering und Viktor Smolski von IPG Photonics.