Feinstäube belasten nicht nur die Luft, sondern vor allem die Gesundheit, wenn sie in die Lunge oder in den Blutkreislauf gelangen. Forscher der TU Graz haben gemeinsam mit dem steirischen Halbleiterhersteller AMS und den Silicon Austria Labs (SAL) einen extrem miniaturisierten Sensor für smarte Produkte entwickelt, welche die Nutzer in Echtzeit über den Feinstaubgehalt der Luft informieren.

Feinstaub mit nur wenigen Mikrometer kleinen Partikeln entsteht vorwiegend durch Verbrennungsprozesse etwa in Kraftfahrzeugen, Heizungen oder auch durch Reifenabrieb. In den Wintermonaten können die Konzentrationen in urbanen Ballungszentren erheblich ansteigen und die Gesundheit belasten.

Tragbar

Extrem kleine Sensoren, die in Mikrochips integriert werden, können kleine, am Körper tragbare vernetzte Computer (Wearables) wie etwa Smartwatches, Armbänder oder auch Smartphones so "sensibel" machen, dass sie die Luftqualität in der unmittelbaren Umgebung des Trägers überwachen und Schadstoffe detektieren können. Ein entsprechender sehr kleiner Messsensor wurde in einer steirischen Forschungskooperation entwickelt.

Der Sensor ist etwas kleiner als zwei übereinandergestapelte Ein-Cent-Münzen. Mit einer Dimension von zwölf mal neun mal drei Millimetern soll er in unterschiedlichen mobilen Endgeräten Platz finden. Paul Maierhofer hat ihn im Rahmen seiner Dissertation am Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz gemeinsam mit Fachleuten des Halbleiterherstellers AMS und mit Experten von SAL entwickelt.

Als Ausgangspunkt dienten bekannte Verfahren konventioneller Messgeräte sowie moderne Fertigungs- und Integrationsmethoden, die das Projektteam zu dem innovativen miniaturisierten Partikelsensor zusammenführte. "Der Sensor bewegt sich genau an der Grenze des physikalisch und technisch Machbaren und beinhaltet eine Menge Kniffe, um in dieser Größe zu funktionieren", erklärte Maierhofer.

Gesellschaftlicher Nutzen

Für die Grazer Forscher liegt der gesellschaftliche Nutzen auf der Hand: Mithilfe von in die Kleidung integrierten oder unmittelbar am Körper getragenen, intelligenten elektronischen Kleinsystemen, die mit dem neuen Partikelsensor ausgestattet sind, kann der Träger bei Warnmeldungen sofort reagieren.

Der Sensor könne neben den Wearables auch in lokale Anwendungen – sowohl im Haushalt als auch im Freien – integriert werden und eine Vielzahl an Messwerten liefern. Bergmann zeigte sich überzeugt davon, dass eine Zäsur in der Luftgüteüberwachung erreicht wurde: Eine engmaschige und flächendeckende Überwachung der Luftqualität scheiterte bisher an der Größe, der Komplexität und an den Kosten aktuell verfügbarer Messsensoren. Hier schließt der Partikelsensor eine Lücke. (red; APA, 8.10.2020)