Uni-Forschung erhält Millionenförderung Ein Spektrometer für Jedermann

Prof. Dr. Marius Grundmann forscht an der Uni Leipzig an Spektrometern und will deren Größe für den Einsatz in Smartphones anpassen.
Prof. Dr. Marius Grundmann forscht an der Uni Leipzig an Spektrometern und will deren Größe für den Einsatz in Smartphones anpassen.

Mit 1,5 Millionen Euro fördert das BMBF ein Projekt der Universität Leipzig. Ziel ist es, ein Spektrometer zu entwickeln, das so winzig ist, dass es in einem Smartphone Platz findet. In der Theorie ist die Entwicklung weitgehend fertig, nun soll ein gebrauchsfertiges Demonstrationsprodukt folgen.

Mit dem Fördergeld, das das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis zum Jahr 2023 einem Projekt der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Marius Grundmann am Felix-Bloch-Institut für Festkörperphysik der Universität Leipzig zukommen lässt, soll das neuartige Spektrometer der Leipziger Forscher für Anwendungen in der Industrie aber auch für Otto Normalverbraucher fit gemacht werden.

Spektrometer lassen sich vielfältig einsetzen: »Sie werden überall verwendet: in der Lebensmittelindustrie, in der Medizin, bei der Untersuchung von Ökosystemen«, so Prof. Dr. Marius Grundmann. Per Spektralanalyse werden dabei zum Beispiel die Eigenschaften von Objekten, Geweben oder auch Stoffen untersucht. Die dabei eingesetzten Spektrometer sind aber in der Regel sehr groß und teuer. Das momentan kleinste verfügbare derartige Instrument hat etwa die Größe des obersten Daumengliedes eines Erwachsenen – trotz seiner Dimensionen noch viel zu groß, um es in einem nur wenige Millimeter starken Smartphone unterzubringen. Dem soll das Validierungsprojekt UltraSPEC2 abhelfen, das ein ultrakompaktes Spektrometer zum Ziel hat.

Spetrometer für Industrie und Verbraucher

Am Ende der Entwicklung soll laut Grundmann ein nur etwa einen Millimeter langes und extrem flaches Spektrometer stehen. Die Grundlagen dafür wurden am Felix-Bloch-Institut bereits gelegt. Hier untersuchten die Physiker um Prof. Grundmann die unterschiedlichen Eigenschaften von Legierungen verschiedener Halbleiter. Je nach verwendeter Legierung konnten andere Farben aus dem Lichtspektrum absorbiert werden. Nun steht eine Mischung von Halbleitern im Fokus, mit denen die sogenannten Bandlücken-Spektralbereiche komplett abgebildet werden können. 

Werden derzeit Spektrometer vor allem in der Wissenschaft und der Industrie eingesetzt, so könnte das neue Spektrometer tatsächlich den Weg zum Verbraucher finden. Mit Hilfe des Instruments wäre es beispielsweise möglich, etwa Banknoten auf bestimmte Sicherheitskomponenten hin zu überprüfen und so deren Echtheit bestimmen. Kunden könnten im Laden feststellen, ob Wolle komplett durchgefärbt ist oder nicht und ob bei der Produktion eines Gewebes Giftstoffe eingesetzt wurden. Mit dem kleinen Spektrometer könnten Pigmentflecken auf der Haut daraufhin geprüft werden, ob es sich um harmlose Verfärbungen handelt oder ob eine genauere Untersuchung auf Hautkrebs zu empfehlen ist. »Je mehr Anwendungen realisiert werden und je mehr Nutzer es gibt, desto größer können Datenbanken werden, die aus Messergebnissen aufgebaut werden«, so Marius Grundmann. Nutzer könnten nicht nur Daten zuliefern, sondern auch aus spezifischen Datenbanken Daten auf ihr Smartphone laden.

Wirtschaft darf bei Entwicklung mitreden

Bei der weiteren Arbeit sollen auch Vertreter aus der Wirtschaft mit einbezogen werden. Diese könnten zum Beispiel spezifische Anforderungen formulieren, die sie an das Spektrometer haben. Damit wäre eine zielgenaue Entwicklung realisierbar. Mit immer neuen Anwendungen, die auf den Daten des Spektrometers basieren, könnte dessen Verbreitung deutlich zunehmen. »Steigende Zahlen in der Produktion führen dann sicher auch zu sinkenden Preisen«, ist sich Grundmann sicher. Von Kosten von mehreren tausend Euro, die heute bei Großspektrometern zu Buche schlagen, wäre bei dem Winzling aus Leipzig dann keine Rede mehr. Dieser wäre dann tatsächlich für jedermann erschwinglich – und von Nutzen.