Die Technische Universität Wien (TUW) hat eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die es ermöglicht, Umweltschadstoffe in extrem geringen Konzentrationen präzise zu messen. Durch den Einsatz von speziellen Nanomembranen und Infrarotstrahlen können selbst kleinste Mengen an Schadstoffen in der Luft und im Wasser innerhalb kürzester Zeit nachgewiesen werden. Diese neuartige Messtechnik, die in jahrelanger Forschungsarbeit perfektioniert wurde, hebt sich durch ihre Effizienz und Sensitivität deutlich von herkömmlichen Methoden ab.
Die Herausforderungen bei der Detektion von Schadstoffen sind vielfältig. Bisherige Verfahren erforderten oft lange Wartezeiten, um ausreichend Material für messbare Ergebnisse zu sammeln. In vielen Fällen mussten Proben über Tage oder sogar Wochen hinweg untersucht werden, bevor die gewünschten Daten vorlagen. Diese neue Technologie, die in Zusammenarbeit mit dem Spin-Off „Invisible-Light Labs“ entwickelt wurde, verspricht, diese Zeiten drastisch zu verkürzen und die Effizienz der Umweltdatenerfassung erheblich zu steigern.
Das Produkt, das aus dieser Forschung hervorgegangen ist, trägt den Namen „EMILIETM“ und ist nun im Handel erhältlich. Erste wissenschaftliche Veröffentlichungen belegen bereits den Erfolg der Methode. In den Fachzeitschriften „Science Advances“ und „ACS Nano“ wurden beeindruckende Ergebnisse präsentiert, die die Anwendbarkeit der Technik belegen. So konnten beispielsweise Aerosole in der Luft und Nanopartikel im Wasser analysiert werden. Ein bemerkenswerter Nachweis war die Identifikation von Nylon-Rückständen aus Teebeuteln in Teewasser, was die Sensitivität der Methode eindrucksvoll unter Beweis stellt.
Silvan Schmid, der Leiter des Forschungsteams, erklärt das Prinzip hinter dieser Technologie: „Wir können nahezu jede chemische Substanz in winzigen Spuren nachweisen. Indem wir Proben mit unterschiedlichen Infrarotwellenlängen bestrahlen, können wir die spezifischen Reaktionen der Moleküle beobachten und somit ihre Anwesenheit identifizieren.“ Die Herausforderung besteht jedoch darin, dass oft nur geringe Mengen der gesuchten Substanz vorhanden sind, während andere Komponenten in der Probe das Signal überlagern können, was den Nachweis erschwert.
Die Lösung liegt in der Verwendung von Nanomembranen. Diese Membranen fangen die Partikel auf, die dann von einem Infrarotstrahl beleuchtet werden. Bestimmte Wellenlängen werden von den Partikeln besonders gut absorbiert, was zu einer Erhöhung der Temperatur der Membran führt. Diese Temperaturveränderungen verändern das Schwingungsverhalten der Membran minimal, was dann gemessen werden kann. Dadurch wird es möglich, auch kleinste Mengen von Schadstoffen zu identifizieren.
Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Umgebungen. Während frühere Methoden oft auf zeitaufwändige Filtertechniken angewiesen waren, ermöglicht das neue Verfahren, Ergebnisse in einem Zeitraum von nur 15 bis 45 Minuten zu erhalten. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für kostengünstige Feldstudien zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von Aerosolen, sei es in Städten oder in entlegenen Polarregionen.
Die hohe Sensitivität und Mobilität der neuen Sensoren erlauben es, sie sogar in extremen Umgebungen wie der Arktis einzusetzen. So konnte ein Team unter der Leitung von Prof. Julia Schmale von der EPFL in der Schweiz die chemische Zusammensetzung von Aerosolen in den Polarregionen untersuchen. Diese Erkenntnisse sind entscheidend, um den Einfluss dieser Partikel auf das Klima zu verstehen.
Die Technologie beweist nicht nur ihre Effizienz in der Luftanalyse, sondern funktioniert auch hervorragend bei Flüssigkeiten. In Tests konnte das Team um Silvan Schmid sogar in einem Nanoliter Teewasser, was etwa einem Tausendstel eines Tropfens entspricht, Teepartikel und Nylon-Rückstände nachweisen. Laut Schmid stellt dies einen bedeutenden Fortschritt in der Umweltanalytik dar, und es besteht die Hoffnung, dass die Technologie zur Verbesserung des Umweltschutzes beiträgt.
Insgesamt zeigt diese TUW-Innovation, wie moderne Technologie dazu beitragen kann, die Herausforderungen der Umweltüberwachung zu bewältigen. Mit der Kommerzialisierung von „EMILIETM“ wird erwartet, dass diese Methode einen signifikanten Einfluss auf die Forschung und die praktische Anwendung in der Umweltanalytik haben wird.
