Künstliche Nase

Künstliche Nase (statisch betrieben)
Drei von acht Sensoren sind mit Andockstellen beschichtet worden. Die erste Feder ist vorbereitet, um die blauen Moleküle aufzunehmen. Die dritte Feder wartet auf die gelben Moleküle und die fünfte Feder auf die roten Moleküle. Die Federn Nr. 2, 4 und 6 – 8 bleiben in unserem Beispiel unbeschichtet. Werden nun in einem Gas-Strom verschiedene Moleküle über die Sensoren geschickt, lagern sich diese entsprechend den Andockstellen auf den entsprechenden Sensoren an. Die Vergrösserung der Masse bedingt, dass sich die Sensoren verbiegen. Diese Verbiegung kann mit Laserstrahlen und Detektoren gemessen werden, ist aber hier nicht dargestellt. Wird statt einem Gas-Strom wieder ein Vakuum über den Federn erzeugt, können sich die angelagerten Moleküle wieder verflüchtigen. Damit ist die künstliche Nase wieder für neue Experimente verfügbar.


Künstliche Nase (dynamisch betrieben)
Statt die statische Verbiegung der Sensorfedern kann auch die Resonanzfrequenz einzelner Federn angeregt und gemessen werden. Die Masse der angelagerten Moleküle bestimmt nämlich nicht nur die Verbiegung der Federn, sondern auch deren Resonanzfrequenz. Gleich wie beim statischen Betrieb der künstlichen Nase, können mit dem dynamischen Betrieb in unserem Beispiel drei verschiedene Moleküle parallel ausgewertet werden. Auch das Absaugen der angelagerten Moleküle durch das Erzeugen eines Vakuums kann zur Regeneration der künstlichen Nase eingesetzt werden.

Bakterienwachstum
Auf der Basis von acht parallel dynamisch betriebenen Federbalken kann ein Instrument zur Bestimmung der Masse der Bakterienkulturen gewonnen werden. In diesem Video wird dargestellt, wie die wachsenden Bakterien auf den Federbalken, deren Resonanzfrequenz beeinflussen. Von den acht Federbalken sind fünf ohne Nährlösung, der erste Federbalken mit einer Nährlösung für grüne Bakterien, der dritte Federbalken mit einer Nährlösung für gelbe Bakterien und der fünfte mit einer Nährlösung für blaue Bakterien, beschichtet. Zu Beginn der Sequenz sind alle Federbalken mit gleichviel Bakterien der drei unterschiedlichen Typen beschichtet. Dies bedeutet, dass alle acht Federbalken die gleiche Masse und somit auch die gleiche Resonanzfrequenz haben. Wenn sich nun auf dem ersten Balken die grünen Bakterien vermehren, auf dem Dritten die gelben und auf dem Fünften die Blauen, so vergrössert sich die Masse dieser Bakterien. Je grösser dieser Massenzuwachs, desto tiefer wird die Resonanzfrequenz der entsprechenden Federbalken. Damit können gleichzeitig entsprechend der Nährlösungen verschiedene Bakterienkulturen bei der Vermehrung beobachtet werden.

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