SpinMagIC: EPR auf einem Chip sichert Qualität von Olivenöl und Bier
Der Physiker Michele Segantini demonstriert, wie kompakt der EPRoC-Sensor ist. © Luca Segantini
Bevor Lebensmittel verderben bilden sich meist bestimmte reaktionsfreudige Moleküle, sogenannte freie Radikale. Bisher war der Nachweis dieser Moleküle für Lebensmittelunternehmen sehr kostspielig. Ein Team aus HZB und Universität Stuttgart hat nun einen tragbaren und kostengünstigen „EPR-on-a-Chip“-Sensor entwickelt, der freie Radikale auch in geringsten Konzentrationen nachweisen kann. Nun bereitet das Team die Gründung eines Spin-off-Unternehmens vor, gefördert durch das EXIST-Forschungstransferprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. Der EPRoC-Sensor soll zunächst bei der Herstellung von Olivenöl und Bier eingesetzt werden, um die Qualität dieser Produkte zu sichern.
Als erste Anzeichen, dass Lebensmittel verderben, bilden sich in den meisten Produkten hochreaktive Moleküle, so genannte freie Radikale. Diese Moleküle nachzuweisen, ist bislang sehr aufwändig: Die einzige direkte Methode ist die paramagnetische Elektronenspinresonanz (EPR). Herkömmliche EPR-Geräte sind jedoch teuer und platzraubend, sie benötigen Elektromagnete, die keinen Batteriebetrieb zulassen und auch in der Anschaffung und im Betrieb viel Geld kosten. Alternativ stehen chemische Methoden zur Verfügung, die nicht nur sehr arbeitsaufwändig sind, sondern auch giftige Abfälle erzeugen.
EPR-on-a-Chip-Sensor
Doch nun bietet das Spin-Off-Unternehmen SpinMagIC eine kompakte und preisgünstige Alternative zu herkömmlichen EPR-Geräten: Einen EPR-Sensor, der auf einen kleinen Chip passt (EPRoC). „Wir werden kleine, tragbare und erschwingliche EPR-Geräte herstellen, die wir auf die Bedürfnisse des Kunden zuschneiden können“, erklärt der Physiker Michele Segantini (HZB), der in der Abteilung von Prof. Klaus Lips gerade seine Promotion abschließt. Zum Gründerteam gehören neben Segantini der Elektrotechniker Anh Chu, der Physiker Belal Alnajjar, die beide an der Universität Stuttgart im Team von Professor Jens Anders forschen, sowie der Betriebswirtschaftler Jakob Fitschen.
Die Entwicklung des EPRoC geht auf eine Idee von Klaus Lips (HZB) und Jens Anders (Universität Stuttgart) zurück, die 2019 mit dem Technologietransferpreis des HZB ausgezeichnet wurde. Die weitere Entwicklung wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. „Seitdem ist viel passiert, so dass wir jetzt eine Ausgründung planen können“, sagt Segantini. Während das Team an der Universität Stuttgart die „Hardware“ optimierte, untersuchte Segantini, wo und wie die Erfindung auf dem Markt eingesetzt werden könnte.
„Wir sehen ein großes Potenzial für Anwendungen, zunächst vor allem in der Lebensmittelproduktion“, sagt Segantini. Während seiner Doktorarbeit nahm er Kontakt zu einer Vielzahl von Branchen auf und identifizierte Olivenölhersteller und Brauereien als Pilotkunden. Bisher haben diese Unternehmen ihre Produkte mit aufwändigen chemischen Methoden getestet, bei denen relevante Mengen giftiger Abfälle anfallen. „EPRoC ist nicht nur viel empfindlicher, sondern auch weniger zeitaufwändig, so dass die Proben während des gesamten Prozesses wiederholt analysiert werden können. Dies liefert zusätzliche Erkenntnisse, die zur Optimierung der Produktionsprozesse genutzt werden können, um die Haltbarkeit und Oxidationsbeständigkeit der Produkte zu verlängern“, betont Segantini.
Für die Zukunft planen die Gründer, ihr Produkt auch für andere Anwendungsbereiche wie medizinische Diagnostik, Arzneimittelentwicklung, Halbleitertechnologie und das Monitoring von Batterien anzupassen.
- Perowskit-Dreifachsolarzellen: Noch effizienter mit GO/SAM DoppelschichtPerowskit-Halbleiter wandeln Sonnenlicht effizient in elektrische Energie um, darüber hinaus sind sie günstig und superleicht. Ein Team am HZB hat eine Dreifachsolarzelle aus drei unterschiedlichen Perowskit-Halbleitern mit einer neuartigen Doppelschicht aus Graphenoxid und SAM als Lochleiter entwickelt. Sie konnten zeigen, dass diese Doppelschicht sowohl den Wirkungsgrad als auch die Langzeitstabilität deutlich steigert. Der Wirkungsgrad der neuartigen Perowskit-Dreifachsolarzelle beträgt 27,3% und fällt auch nach mehr als 770 Stunden in Betrieb kaum ab. Die Studie ist in der renommierten Fachzeitschrift Joule erschienen.
- Green Deal Ukraїna auf der Ukraine Recovery ConferenceEnde Juni fand in Danzig, Polen, die Ukraine Recovery Conference (UCR2026) statt. Anders als bei den vorherigen Konferenzen wurde erstmals eine dedizierte Energieplattform eingerichtet, gemeinsam organisiert vom ukrainischen Energieministerium und dem polnischen Ministerium für Klima und Umwelt. Diese Energieplattform bündelte Diskussionen, Ankündigungen und Rahmenveranstaltungen und trug so zur besseren Sichtbarkeit und Koordinierung der Energiethemen bei. Green Deal Ukraїna, eine vom HZB koordinierte Initiative, organisierte im Rahmen der Konferenz drei Veranstaltungen zu Forschungs- und Energiethemen.
- Magnetische Bildgebung: Mikroblumen verstärken das lokale MagnetfeldMaterialien mit magnetischen Nanostrukturen bieten viele Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Spintronik. Um solche Materialien zu untersuchen, sind magnetisch empfindliche Bildgebungsverfahren im Nanobereich geeignet, bisher konnten während des Bildgebung jedoch nur schwache Magnetfelder angelegt werden. Nun hat eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Sergio Valencia vom HZB einen Ansatz entwickelt, der diese Einschränkung überwindet. Das Team entwarf winzige Magnetflusskonzentratoren (MFCs). Die Geometrie der MFCs ähnelt einer Blume und fokussiert das angelegte Magnetfeld auf das Zentrum, in dem die Probe sitzt. Die „Mikroblumen“, die das Magnetfeld lokal verstärken, können in vielen nanometrischen magnetischen Mikroskopieverfahren eingesetzt werden.