Wer den Duft von frisch gemahlenem Kaffee kennt, kann ihn später identifizieren, ohne Bohnen oder Kaffeemehl zu sehen. Der Mensch kann Gerüche erlernen und für alle Zeit speichern. Genau das schafft auch eine elektronische Nase, die Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Projekt „smelldect“ entwickelt haben. Sie soll so abgerichtet werden, dass sie beispielsweise den Geruch von schwelenden Kabeln oder verdorbenen Lebensmitteln erkennt. Das soll schon bei Konzentrationen gelingen, bei denen Menschen noch nichts merken, trotz ihrer zehn Millionen Riechzellen. Diese haben rund 400 unterschiedlichen Geruchsrezeptoren. Sie registrieren Gerüche und formen daraus ein Signalmuster, das ins Gehirn gelangt. Hier wird es einem bestimmten Geruch zugeordnet, etwa dem von Maiglöckchen.


Biologische Nase als Vorbild

„Wir haben uns die biologische Nase als Vorbild genommen“, sagt Martin Sommer, der das Projekt am Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT betreut. „Bei unserer elektronischen Nase reagieren Nanofasern auf komplexe Gasgemische – also Gerüche – und bilden ebenfalls Signalmuster, anhand derer der Sensor den Auslöser erkennt.“ Die Nase ist nur wenige Zentimeter groß, enthält aber die gesamte Elektronik. Auf dem Chip befinden sich zahlreiche nanometerdicke Drähtchen aus Zinndioxid. Jedes Hat Kontakt zu einem winzigen Sensor. Die Drähte verändern ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der sie umgebenden Gase. Diese ist für jeden Geruch einmalig und damit charakteristisch. Aus den Widerstandsänderungen an den einzelnen Drähtchen entsteht ein Signalmuster, dem ein bestimmter Geruch zugeordnet wird. Gerät der Chip später in das selbe Gasgemisch erkennt er den Geruch wieder.


Nase soll ins Smartphone eingebaut werden

Der Sensorchip kann eine Vielzahl unterschiedlicher Gerüche erlernen und ist damit vielseitig einsetzbar: Ob im Haushalt zur Kontrolle der Raumluft oder als Brandmelder, beim Einkaufen, um die Frische von Fisch oder Fleisch zu überprüfen, in der Qualitätsendkontrolle beispielsweise von Honig oder als Nase für einen Roboter. Ziel der Wissenschaftler ist es, eine extrem preiswerte elektronische Nase zu entwickeln. Sie könnte dann in alle Elektrogeräte eingebaut werden. Erschnüffelt sie ein schwelendes Kabel könnte die Stromzufuhr automatisch unterbrochen werden. „Oder wir statten Smartphones damit aus. Jeder hätte dann beim Einkaufen seine eigene, hochsensible elektronische Nase dabei“, sagt Sommer.

via Karlsruher Institut für Technologie

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