Neue Echtzeit-Methode für die Umweltüberwachung
Forschende aus Bochum, Duisburg, Karlsruhe und Münster haben eine Methode entwickelt, die mithilfe von Nahinfrarot (NIR)-Licht detaillierte spektrale Informationen aus verschiedenen Materialien und biologischen Proben erfasst. Das Team um Jan Stegemann und Prof. Dr. Sebastian Kruss vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS sowie der Ruhr-Universität Bochum nennt die Technik HyperNIR. Die Forschenden beschreiben ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „Advanced Science“, veröffentlicht am 4. März 2025.
Analyse in Echtzeit
Das neue Verfahren ermöglicht eine schnelle und berührungsfreie Analyse. Es unterscheidet beispielsweise verschiedene Kunststoffsorten, was für Recyclingprozesse oder die Detektion von Mikroplastik relevant ist. Während herkömmliche Verfahren eine Probe zeitintensiv abrastern, liefert die HyperNIR-Technik in Echtzeit spektrale und räumliche Informationen.
Die Forschenden kombinierten standardisierte Kamera-Technik mit einer steuerbaren Polarisationsoptik. Dadurch lässt sich jede Standardkamera zu einer HyperNIR-Kamera erweitern. Externe Marker wie Farbstoffe können erfasst werden, sind aber nicht zwingend erforderlich.
Einsatz in der Pflanzenforschung
Ein Experiment zeigte, dass sich mit HyperNIR in Echtzeit beobachten lässt, wie eine Paprika-Pflanze Wasser aufnimmt – kontaktlos und ohne Farbstoffe. Die Technik könnte auch für die Überwachung des Nährstoffgehalts von Pflanzen oder die frühe Erkennung von Schädlingsbefall genutzt werden.
Die Forschenden sehen weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Biomedizin. Die Kombination mit Fluoreszenzmikroskopie könnte die Unterscheidung fluoreszierender Moleküle verbessern.
Zukünftig könnte die Technik auch in Drohnen integriert werden. Dies würde neue Möglichkeiten für die Umweltüberwachung und die Landwirtschaft eröffnen, etwa zur Analyse von Boden- und Pflanzenzuständen aus der Luft.
