Maßgeschneiderte Plasmonik & MOFs: Synergie für Geruchssensoren

Eine gute Tasse Kaffee ... frisch gemähter Rasen ... ein regnerischer Tag ... Einige Dinge und Situationen sind so in unserem Gedächtnis verankert, dass wir sie jederzeit lediglich anhand ihres Geruchs erkennen können. Unser Geruchssinn ist imstande eine große Anzahl an unterschiedlicher Gerüche wahrzunehmen, welche tatsächlich eine Kombination von Molekülen in unterschiedlichen aber spezifischen Proportionen darstellen. Nichtsdestotrotz ist unser Geruchssinn dem von Tieren weit unterlegen. Hunde können beispielsweise sehr geringe Veränderungen unserer Körperchemie anhand des Geruchs wahrnehmen und somit medizinische Notfälle erkennen oder der Polizei bei der Drogenfahndung zur Hand gehen. Um etwas zu riechen bedarf es eines Geruchs (die zuvor erwähnte Kombination von Molekülen); etwas das sie einfängt; und etwas das sie nachweist. Beim Menschen ist die Nase für das Einfangen der Moleküle verantwortlich, eine Reihe an Detektoren (größere Moleküle namens Proteine) analysieren diese und senden die Information dann an unser Gehirn. Das Ziel unseres Projektes liegt in der Entwicklung einer Plattform, welche ein porösen Material zum Einfangen und die sogenannte SERS Technologie zum Nachweis und zur Quantifizierung der Moleküle mithilfe von Licht verwendet. Die porösen Materialen werden als MOFs bezeichnet und bieten aufgrund ihrer großen Bandbreite an chemischen und physikalischen Eigenschaften die Möglichkeit, eine der jeweiligen Bedürfnisse entsprechende Umgebung zu generieren. Die SERS Technologie beruht wiederum auf der Umwandlung der Information der gefangenen Gerüche in ein stark verstärktes optisches Signal. Dadurch können sehr geringe Konzentrationen nachgewiesen und quantifiziert werden. Die Erweiterung der Grenzen der Geruchserkennung und die Entwicklung von besseren und leistungsfähigeren Instrumenten stellt eine spannende Herausforderung für die wissenschaftliche Gemeinschaft im Bereich der bioinspirierter Entwicklung dar. Unser Ziel besteht in der Entwicklung einer vielseitigen Plattform zur hochsensitiven Geruchserkennung. Basierend auf einer sorgfältig ausgewählten Kombination der Eigenschaften von MOFs und den Charakteristika von SERS Sensoren könnte diese Plattform zur Erweiterung der Paradigmen der Geruchserkennung beitragen.