Alkohol einfach mit Smartphone und neuem schlauen Streifen messbar

Ein Getränk auf dem Tisch, daneben ein Smartphone - und schon wird sichtbar, wie viel Alkohol drin ist. Was früher nur im Labor möglich war, gelingt jetzt dank eines kleinen Streifens. Forscher haben einen optischen Alkoholtest entwickelt.

Mit Handy Promille messen: Sensorfilm macht's möglich

Farbsensoren, die ihre Farbe bei bestimmten Stoffen verändern, gelten eigentlich als praktische Messwerkzeuge - klein, günstig, direkt ablesbar. Doch gerade beim Nachweis von Alkohol hatten diese sogenannten chromogenen Sensoren bislang ein Problem: Sie waren oft ungenau, schwer zu unterscheiden, nicht wiederverwendbar oder reagierten auf die falschen Stoffe. Genau deshalb machten sich die Forschenden in Osaka auf die Suche nach einer besseren Lösung.

Im Zentrum der Technologie steht ein dünner Film aus einem sogenannten metallorganischen Gerüstmaterial (Metal-Organic Framework, MOF). Genauer: Cu-MOF-74, ein kupferbasierter poröser Stoff, dessen winzige Hohlräume gezielt Ethanolmoleküle aufnehmen. Kommt Ethanol in Kontakt mit dem Material, verändert sich dessen Farbe - ein Effekt, der in der Fachsprache als "Vapochromism" (Farbänderung durch Dampfaufnahme) bekannt ist.


Der Farbwechsel erfolgt sichtbar über das gesamte Konzentrationsspektrum hinweg - von geringen bis zu hohen Alkoholwerten. Das Besondere: Dank hoher Lichtdurchlässigkeit und geringer Streuung kann die Reaktion exakt über optische Methoden erfasst werden - zum Beispiel mit der Smartphone-Kamera. Bei dieser Methode wird also nicht das Getränk selbst fotografiert, sondern der Sensorfilm.

Um den Sensor herzustellen, fertigte das Team hauchdünne Schichten aus Kupferverbindungen an. Dabei kam es laut der Studie vorwiegend auf das richtige Lösungsmittel an - je nach Mischung bildeten sich unterschiedlich feine Strukturen, die mit dem Elektronenmikroskop sichtbar gemacht wurden. MOF-Sensor des Teams um Kenji Okada

Viele Anwendungen

"Unsere Sensoren benötigen keine Stromversorgung und keine komplexe Elektronik, was ihre Alltagstauglichkeit deutlich erhöht", sagt Studienleiter Kenji Okada von der Ingenieurfakultät der Universität. Die Farbveränderung erlaubt eine zuverlässige, visuelle Erfassung des Alkoholgehalts - dokumentiert und analysiert per App. Langfristig wäre auch eine Integration des Sensorfilms in eigene Messgeräte denkbar - etwa als Bestandteil von Atemtests oder stationären Detektionssystemen.

Fakten: Alkohol-Sensor auf MOF-Basis
Die Einsatzmöglichkeiten reichen laut den Forschenden von der Lebensmittelkontrolle über Abgasanalysen bis zu mobilen Atemalkoholtests. Auch in industriellen Prozessen oder im Gesundheitswesen könne die Methode angewendet werden - überall dort, wo Ethanol und Wasser gemeinsam auftreten. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden im Fachjournal Small Science veröffentlicht. Die Studie wurde von einem Team der Graduate School of Engineering an der Osaka Metropolitan University durchgeführt.


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