Invisible-Light Labs
Das Spin-off der TU Wien bringt einen neuartigen nanomechanischen Infrarot-Analysator zur Marktreife, der bei Raumtemperatur die Interaktion von Materie mit Licht im Infrarot- und Terahertz-Bereich misst.
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Das Spin-off der TU Wien bringt einen neuartigen nanomechanischen Infrarot-Analysator zur Marktreife, der bei Raumtemperatur die Interaktion von Materie mit Licht im Infrarot- und Terahertz-Bereich misst. So werden unter Alltagsbedingungen Aerosole, Nanopartikel oder dünne Filme erfassbar.
Man muss nicht Gulliver heißen, um die Welt der Winzigkeit erforschen zu wollen. Denn Nanopartikel bestimmen weite Bereiche unseres Lebens: Die Teilchen in der Größe von einigen milliardstel Meter (1 nm = 10–9) verfügen über weitreichende Eigenschaften, da sie eine vergleichsweise große Oberfläche im Verhältnis zum Volumen aufweisen. Die Größe der Partikel bestimmt Eigenschaften und Funktionalitäten von Materialien. Daher ist es für Forschung und Wirtschaft wichtig, den Umfang und die Beschaffenheit der Partikel zu kennen. Nanopartikel sind allgegenwärtig und kommen in vielen Bereichen der Forschung und Wirtschaft zum Einsatz: von Medizin und Pharma über Elektronik bis zu Materialwissenschaft und Umwelttechnologie.
Allerdings ist der Zutritt in die Nanowelt bis heute kompliziert: Josiane P. Lafleur und Silvan Schmid haben sich gemeinsam mit ihren Mitgründern Niklas Luhmann und Hajrudin Bešić das Ziel gesetzt, die Eintrittshürden deutlich niedriger zu machen. Sie haben mit EMILIE einen neuartigen Analysator entwickelt, der auf nanoelektromechanischer Basis IR- und THz-Strahlung ohne Kühlung und mit hoher Empfindlichkeit messen kann. Die Nachweisgrenze liegt im Picogramm-Bereich. Das Wiener Spin-off will mit seiner Entwicklung die Grenzen bei der Charakterisierung von Aerosolen, Nanopharmazeutika, Nanoplastik oder dünnen Filmen neu bestimmen.
Schneller, präziser, billiger
Bislang können konventionelle Spektroskopietechniken Nanopartikel kaum chemisch analysieren. Neuere Methoden – zum Beispiel die kombinierte Atomkraftmikroskopie oder die Infrarotspektroskopie – erkennen zwar die chemische Charakterisierung einzelner Nanopartikel, allerdings dauert der Scanprozess bis zu neun Stunden. Zudem ist die Instrumentierung sehr teuer und die Empfindlichkeit immer noch unzureichend. So kann die Ladung eines Arzneimittellieferungs-Nanopartikels nur unzureichend präzisiert werden.
Die Innovation von Invisible-Light Labs geht hier völlig andere Wege: Das Messprinzip von EMILIE basiert auf einem nanoelektromechanischen System (NEMS), das die photothermische Erwärmung der Probe misst, was zu einer messbaren Frequenzverstimmung des NEMS führt. Die Vorteile der Entwicklung sind für die Anwenderinnen und Anwender spektakulär: Die Entnahme einer Probe für ultrafeine Partikel (UFP) in der Stadtluft dauert nicht länger als 15 Minuten. Die durchschnittliche gesamte Analysezeit für die Erstellung eines FTIR-Spektrums wird damit drastisch reduziert – und dies bei hochpräzisen Ergebnissen im Größenbereich von 10 bis 1.500 nm. Außerdem sind spezialisierte Kühltechniken mit flüssigem Helium oder Stickstoff, die die Umgebungstemperatur der Proben auf wenige Kelvin senken (–273,15 °C entsprechen 0 Kelvin), unnötig, weil das Verfahren bei Raumtemperatur funktioniert.
Ausbau der Zielmärkte
Die verbesserten Einsatzmöglichkeiten von EMILIE sind ab Sommer 2024 im Markt verfügbar. Der Markteintritt wird nach den Plänen des Gründungsteams zuerst im Bereich der Umweltschutztechnik erfolgen. Die rasche Untersuchung von Nanoverschmutzungen in der Luft oder von Nanoplastik im Wasser ist ein natürliches Anwendungsgebiet des nanomechanischen Infrarot-Analysators. Weitere Zielmärkte sind die pharmazeutische Forschung, der Halbleiterbereich und die Werkstoffforschung. In naher Zukunft ist auch die Entwicklung einer eigenständigen, auf dem Quantenkaskadenlaser (QCL) basierenden Spektrometerlösung beabsichtigt.
„Wir streben danach, einen positiven Einfluss auf die Welt zu nehmen, in der wir leben. Wir sind überzeugt, mit unserem hochsensiblen nanomechanischen Infrarot-Analysator eine bahnbrechende wissenschaftliche Entdeckung auf den Weg zu bringen. Die aws hat uns dabei von Anfang an begleitet. EMILIE wird in der Analyse von Nanopartikeln eine große Lücke füllen.“
Hajrudin Bešić, Silvan Schmid, Josiane P. Lafleur und Niklas Luhmann
Tipp: Deep-Tech-Hardware-Spin-offs wie wir stehen vor spezifischen Herausforderungen. Pläne, neue wissenschaftliche Ergebnisse in kommerziell verfügbare Hardware umzumünzen, benötigen einen langen Atem. Andere Tech-Start-ups erreichen viel schneller die Marktreife als Innovatoren, die neuartige Hightechgeräte auf den Markt bringen. Wir empfehlen anderen Hardware-Spin-offs, ausreichend Geduld und Ausdauer mitzubringen. Sie sollten sich mit Stakeholdern umgeben, die den zeitlichen und finanziellen Aufwand verstehen, der erforderlich ist, um diese Art von Projekt zu realisieren.