29. Mai 2024 ǀ Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat eine neue, spannende Technologie entwickelt, die es ermöglicht, mit nur einem Sensorchip pH-Werte, Nitrat-, Phosphat- und Kaliumkonzentrationen im Wasser parallel und kontinuierlich zu messen.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat eine bahnbrechende Integrationstechnologie zur gleichzeitigen Messung verschiedener Wasserparameter entwickelt. Diese Technologie nutzt ionensensitive Feldeffekttransistoren (ISFETs) und ermöglicht es, mit nur einem Sensorchip pH-Werte, Nitrat-, Phosphat- und Kaliumkonzentrationen parallel und kontinuierlich zu erfassen. Diese Innovation eröffnet neue Horizonte für die Umwelt- und Bioanalytik.

Vorteile und Anwendungen von ISFETs

ISFETs zeichnen sich durch ihre Kompaktheit, Robustheit und Integrationsfähigkeit aus. Sie sind optimal für die präzise Messung von pH-Werten und die genaue Bestimmung der Konzentration zahlreicher Ionen in Wasser geeignet, was sie zu leistungsstarken Werkzeugen in der Umwelt- und Bioanalytik macht. In der pH-Messtechnik finden sie aufgrund ihrer Unzerbrechlichkeit vor allem in der Lebensmittelproduktion bereits breite Anwendung. Die vom Fraunhofer IPMS entwickelte n-Wannentechnologie ermöglicht es, mehrere ISFETs auf einem Chip so zu integrieren, dass eine gezielte Funktionalisierung mittels ionenselektiver Schichten möglich ist.

Multifunktionale ISFET-Arrays und Marktpotenzial

Die neue Integrationstechnologie eröffnet die Möglichkeit von multifunktionalen ISFET-Arrays. In Zusammenarbeit mit Forschungspartnern können zukünftig weitere anwendungsspezifische, ionenselektive Beschichtungen entwickelt und integriert werden. Dies ermöglicht die simultane und kontinuierliche Messung verschiedener Parameter wie pH-Wert, Nitrat-, Phosphat- und Kaliumkonzentration mit nur einem Sensorchip. Bei Bedarf können auch weitere Parameter in das System integriert werden. Dr. Olaf R. Hild, Leiter des Geschäftsfelds Chemische Sensorik am Fraunhofer IPMS, betont das enorme Marktpotenzial eines solchen Messsystems, das essenzielle Wasserparameter kontinuierlich in Echtzeit erfassen kann. Die Nutzung dieser Technologie soll dazu beitragen, die Effizienz und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft zu steigern, indem die Messdaten mit externen Daten wie Wetterdaten kombiniert werden, was passgenaue Nährstoffgaben ermöglicht und die Umwelt schont.

Die neuen Sensoren und die n-Wannen-Integrationstechnologie werden auf der Messe SENSOR+TEST in Nürnberg vom 11. bis 13. Juni 2024 vorgestellt. Interessenten können vorab Messetermine mit den Experten des Fraunhofer IPMS auf der Webseite des Instituts vereinbaren.