Meilenstein in der Sensorik: Parallele Messung mehrerer Wasserparameter mit einem Chip
Die Forscher des Fraunhofer IPMS sehen für die Neuentwicklung ein riesiges Marktpotenzial.
Bild: © Fraunhofer IPMS
Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS präsentiert eine wegweisende Integrationstechnologie zur gleichzeitigen Messung verschiedener Wasserparameter mittels ionensensitiver Feldeffekttransistoren (ISFETs).
Die neu entwickelte n-Wannen-Integrationstechnologie ermöglicht künftig die parallele und kontinuierliche Messung mehrerer Parameter. Diese Innovation eröffne neue Horizonte für die Umwelt- und Bioanalytik, heißt es in einer Mitteilung des Forschungsinstituts.
Bekannt aus der Lebensmittelproduktion
SFETs zeichnen sich durch Kompaktheit, Robustheit und Integrationsfähigkeit aus. Daher sind sie optimal für die präzise Messung von pH-Werten sowie für die genaue Bestimmung der Konzentration zahlreicher Ionen in Wasser geeignet, was sie zu leistungsstarken Werkzeugen in der Umwelt- und Bioanalytik macht. In der pH-Messtechnik finden sie aufgrund ihrer Unzerbrechlichkeit vor allem in der Lebensmittelproduktion bereits breite Anwendung.
Das Fraunhofer IPMS hat nun eine n‑Wannentechnologie entwickelt, die es ermöglicht, mehrere ISFETs auf einem Chip so zu integrieren, dass eine gezielte Funktionalisierung mittels ionenselektiver Schichten möglich ist. Diese Integrationstechnologie eröffnet die Möglichkeit von multifunktionalen ISFET Arrays. Dadurch ist die simultane und kontinuierliche Messung verschiedener Parameter wie pH-Wert, Nitrat-, Phosphat- und Kaliumkonzentration mit nur einem Sensorchip möglich.
Alleinstellung in Europa
Bei Bedarf können auch weitere Parameter in das System integriert werden. In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern werden zukünftig weitere anwendungsspezifische, ionenselektive Beschichtungen entwickelt.
»Ein derartiges Messsystem, welches essenzielle Parameter von Wasser kontinuierlich in Echtzeit erfassen kann, hat ein riesiges Marktpotenzial«, sagt Olaf R. Hild, Leiter des Geschäftsfelds Chemische Sensorik am Fraunhofer IPMS. »Es eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen in der Umweltanalytik und der Land- und Wasserwirtschaft sowie im stark wachsenden Markt der Indoorfarming-Anwendungen. Und«, so fügt er schmunzelnd hinzu, »wir haben mit dieser Technologie eine Alleinstellung in Europa!« (hp)