Die Spürhunde von Polizei oder Zoll könnten bald neue Konkurrenz bekommen – noch dazu eine, die nie ermüdet, kein langwieriges Riechtraining absolvieren muss und kaum größer ist als ein Chihuahua. Die Rede ist von neuartigen Minisensoren, mit denen Forscher aus Bonn und Wachtberg künftig Drogen und Gefahrstoffe aufspüren wollen.
Keine ganz einfache Aufgabe, denn die Geräte sollen nicht nur schnell und treffsicher, sondern auch klein, bedienerfreundlich und vor allem preiswert sein.
Mikrowaagen als Herzstück
Kern der geplanten elektronischen Schnüffler sind so genannte Quarzmikrowaagen. Sie bestehen aus einem kleinen Goldplättchen, das mit einer hauchdünnen Leimschicht benetzt ist. An dieser bleiben kleine Mengen der Droge oder des Sprengstoffs haften. Das Goldplättchen wird dadurch etwas schwerer.
Diese Gewichtsveränderung lässt sich messen. Dazu versetzen die Forscher das Goldplättchen mit einem kleinen Quarz in Schwingung – daher der Name. Am besten klappt das bei der Resonanzfrequenz des Plättchens. Bleiben Moleküle daran kleben, wird es durch das höhere Gewicht ein wenig träger: Seine Resonanzfrequenz nimmt ab.
Die große Herausforderung im Projekt der Universität Bonn und der Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwissenschaften (FGAN) besteht in der chemischen Beschichtung der Quarzmikrowaagen. Der Leim soll nämlich möglichst so spezifisch sein, dass er nur die gewünschten Moleküle festhält.
Neue Leime und aufwändige Elektronik
Drei Forschungsgruppen aus dem Bonner Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie übernehmen die Entwicklung geeigneter Leime. Da unter realen Bedingungen sehr viele unterschiedliche Substanzen in unserer Umgebungsluft sind, wollen die Forscher zudem mehreren Quarzmikrowaagen zusammen schalten. Die Werkstätten der chemischen Institute in Bonn-Endenich entwerfen die dazu nötige aufwändige Elektronik.
Die Bonner Informatiker sowie die Forscher der FGAN arbeiten dagegen an Algorithmen, um die Sensordaten automatisch auszuwerten und zu interpretieren. Eine besondere Herausforderung ist dabei die Verknüpfung von Informationen aus mehreren Sensoren.
Sprengstoffschnüffler als Prototyp
Ein Prototyp einer derartigen elektronischen Nase existiert übrigens bereits. Sie spricht auf kleinste Mengen von Triaceton-Triperoxid (TATP) an, einer Substanz, die in Terroristenkreisen momentan Konjunktur hat: Sie ist fast so explosiv wie TNT und lässt sich aus haushaltsüblichen Chemikalien herstellen. TATP kam beispielsweise 2005 bei dem Anschlag in London zum Einsatz.
Entwickelt wurde der Sprengstoffschnüffler von zwei Teams um Professor Siegfried Waldvogel von der Universität Bonn und Professor Klaus Müllen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz.
(idw – Universität Bonn, 11.08.2009 – DLO)
