16. Mai 2003

Chip warnt wenn's stinkt

(he) Wissenschaftler der Uni Bonn haben einen preisgünstigen Sensor entwickelt, mit dem sich Geruchsquellen vollautomatisch rund um die Uhr überwachen lassen. Der hochempfindliche Chip registriert einige Düfte schon in Konzentrationen, die der Mensch noch gar nicht wahrnimmt.

"In der Nase gibt es mehr als Tausend verschiedene Rezeptor-Typen für unterschiedliche Duftmoleküle", erklärt Dr. Peter Boeker vom Bonner Institut für Landtechnik. "Die meisten sind sehr spezifisch und sprechen nur auf wenige Substanzen an. Unser Sensor hat gerade einmal sechs, die allerdings jeweils ein breites Spektrum von flüchtigen chemischen Verbindungen abdecken." Die Entwickler bezeichnen ihren Sensor daher auch nicht gerne als "elektronische Nase". "Chemisches Auge" passe besser, im Auge gäbe ja auch nur drei verschiedene Farbrezeptor-Typen.

Das "chemische Auge" samt Elektronik ist wenig größer als eine EC-Karte. Sechs runde Goldplättchen sind für die Geruchswahrnehmung zuständig. Auf jedem dieser Rezeptoren klebt eine hauchdünne Leimschicht, an der die Geruchsmoleküle aus der Luft haften bleiben können. Die sechs verschiedenen Leimsorten haben aber unterschiedliche Vorlieben: An der einen Sorte kleben etwa kleine ringförmige Verbindungen am besten, an der anderen eher gestreckte Moleküle. Die Duftstoffe haften nur kurz am Rezeptor, so dass diese schnell wieder frei werden.

Die Goldplättchen werden durch kleine Quarze in Schwingung versetzt. Am besten klappt das bei ihrer Resonanzfrequenz. Bleiben Gasmoleküle an den Plättchen kleben, werden sie ein wenig schwerer und damit träger - ihre Resonanzfrequenz nimmt ab. "Diese Veränderung können wir messen", erklärt der Biophysiker. Ein Duftstoff verändert daher die Resonanzfrequenz mehrerer Rezeptoren in ganz charakteristischer Weise. Daher können nicht nur sechs Gerüche gemessen werden, sondern Hunderte oder sogar Tausende.

Einsatzmöglichkeiten sehen die Forscher überall dort, wo lästige Gerüche oder gefährliche Gase entstehen können, beispielsweise in Kläranlagen, auf Deponien, in der Tierzucht oder in Industriebetrieben, eine Überwachung durch menschliche Geruchswächter aber nicht zumutbar oder einfach zu teuer wäre. "Unser Gerät kostet etwa 15.000 Euro, dazu kommt allerdings noch der Arbeitsaufwand, es auf die jeweilige Aufgabe hin zu trainieren. Momentan stellt das "chemische Auge" seine Fähigkeiten bei einem zweimonatigen Dauereinsatz in einer Münchner Papierfabrik unter Beweis. Weitere Firmen haben bereits Interesse bekundet.

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