Derzeit kann die elektronische Nase (links) verschiedene Minzdüfte unterscheiden. Künftig soll sie besser arbeiten als eine menschliche Nase (rechts).
Bei der Unterscheidung bestimmter Pflanzen soll künftig eine "elektronische Nase" helfen. Diese könnte dann zum Beispiel Fälschungen teurer Teesorten entlarven, sagte Christof Wöll vom Institut für Funktionale Grenzflächen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Auch ein Aufsatz für Smartphones sei denkbar, so dass man bei der Suche nach Pflanzen in der Natur den richtigen Riecher dabei habe: "Das Mobiltelefon dient dann als Rechenzentrum." Als weitere mögliche Anwendungen nennen die Forscher medizinische Diagnostik und die Qualitätskontrolle in der Pharmazie.
So funktioniert die elektronische Nase
Duftstoffe sollen sich auf der Oberfläche von zwölf speziellen Sensoren aus je zwei Elektroden mit einem Quarzkristall ablagern. Dadurch ändere sich deren sogenannte Resonanzfrequenz; aus den Daten entstehe eine Art Fingerabdruck des jeweiligen Duftes.
Die Materialien für die Sensoren wurden den Angaben zufolge unter anderem am KIT entwickelt und sind hochporös, so dass sie wie ein Schwamm viele Moleküle aufnehmen können. Eine Kombination unterschiedlicher Materialien bilde quasi ein neuronales Netzwerk.
Besser als Menschen
Im Vergleich dazu habe die menschliche Nase rund 350 verschiedene Rezeptortypen, sagte Professor Wöll. Damit könne man theoretisch etwa 100.000 verschiedene Gerüche unterscheiden. Hunden gelinge das bei rund einer Million Gerüchen, sagte der Physiker: "Unser Ziel ist es, den Menschen zu schlagen und an den Hund ranzukommen."
Die Wissenschafter haben die "elektronische Nase" mit Methoden des maschinellen Lernens auf sechs verschiedenen Minzarten trainiert, darunter klassische Pfefferminze, Pferdeminze und Katzenminze. Als nächstes könnte vielleicht mit Trüffeln trainiert werden, sagte Wöll.
Smartphone-Sensoren für wenige Euro
Derzeit denken die Entwickler seinen Angaben zufolge über die Gründung einer Firma nach, die konkrete Geräte für die Anwendung entwickelt. Hier seien auch Ingenieure gefragt. Letztlich seien etwa die angedachten Ergänzungen für Mobiltelefone für wenige Euro produzierbar – und damit deutlich günstiger und tragbarer als zum Beispiel große Anlagen für die sogenannte Massenspektrometrie.
Schon seit Jahrzehnten werden "elektronische Nasen" gebaut und unter anderem bei der Lebensmittelherstellung und in der Industrie eingesetzt. Auch KIT arbeitet schon länger daran, solche Geruchssensoren möglichst massen- und alltagstauglich zu machen. (APA/dpa, 15.1.2021)