Revolutionäre Methode zur Erkennung von Nanoplastik entdeckt!

Revolutionäre Methode zur Erkennung von Nanoplastik entdeckt!

Die Universität Stuttgart hat ein neues Verfahren entwickelt, das die Detektion von Nanoplastikpartikeln revolutionieren könnte. Dieses innovative „optische Sieb“ nutzt Resonanzeffekte in kleinen Löchern, um die Präsenz dieser Mikroplastikpartikel sichtbar zu machen. Wie uni-stuttgart.de berichtet, beruht das Verfahren auf winzigen Vertiefungen, den sogenannten Mie Voids, die in einem Halbleiter erzeugt werden.

Die Wechselwirkung des einfallenden Lichts mit diesen Löchern ist ein entscheidender Bestandteil der Technologie. Diese Wechselwirkung hängt eng mit dem Durchmesser und der Tiefe der Vertiefungen zusammen und führt zu einer charakteristischen Farbwirkung, die unter einem optischen Mikroskop gut sichtbar ist. Der Doktorand Dominik Ludescher, der als Erstautor der Veröffentlichung in „Nature Photonics“ auftritt, erklärt, dass sich die Farbänderung unverwechselbar zeigt, sobald ein Partikel in eine der Vertiefungen gelangt.

Technische Details und Herstellung

Um die winzigen Vertiefungen herzustellen, verwendeten Mario Hentschel und seine Kollegen von der Universität Stuttgart sowie der Australian National University innovative Techniken wie Ionstrahlschneiden. Diese Methode ermöglicht die präzise Anfertigung von Arrays winziger, kreisförmiger Hohlräume in einem Siliziumwafer. Die Hohlräume weisen Durchmesser und Tiefen von nur wenigen hundert Nanometern auf und unterstützen, gemäß der Ergebnisse in nature.com, die Mie-Resonanzen, die für die Streuung von sichtbarem Licht entscheidend sind.

Interessanterweise bestimmen die Geometrie der Hohlräume und deren Volumen sowohl die Streuungseffizienz als auch die Farbsättigung, die für die korrekte Identifikation von Nanoplastiken erforderlich ist. Hentschel erläutert, dass die Kombination dieser Eigenschaften eine äußerst präzise Farbdetektion ermögliche.

Aktuelle Forschungsergebnisse und Anwendungen

Zusätzlich zu den Entwicklungen der Universität Stuttgart unterstützen aktuelle Studien die praktische Anwendung der Technologie. In einer anderen Untersuchung wurden Si/SiO2-Nanoresonator-Arrays hergestellt, die maßgeblich zu einer verbesserten Lichtdetektion und -emission in Materialien beitragen könnten. Diese nano-strukturierten Komponenten bestehen aus zylindrischen Säulen, die als dicht gepackte Heptamere angeordnet sind, wie nature.com berichtet. Ein bemerkenswerter Aspekt dieser Forschung ist die beobachtete Blauverschiebung von etwa 10 meV der Resonanzen nach der Übertragung von MoSe2-Monolagen auf die Nanoresonatoren.

Zusammengefasst zeigt sich, dass das optische Sieb aus Stuttgart nicht nur einen Fortschritt in der Umweltdetektion darstellt, sondern auch grundlegende Erkenntnisse für die Entwicklung neuer Halbledgersysteme bietet, die für die Lichtdetektion und -emission von Bedeutung sind. Der Einsatz der Technologie zur Überwachung von Nanoplastik in der Umwelt könnte in naher Zukunft eine entscheidende Rolle spielen.