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Jenseits des Labors Quantensensorik spürt Lebensmittelbetrüger im Laden auf

Quelle: Laser-Zentrum Hannover 4 min Lesedauer

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Laser Zentrum Hannover e.V.

Forscher wollen es hinbekommen, dass die Inhaltsstoffe von Lebensmitteln direkt im Supermarkt gecheckt werden können ...

(Maks Lab - stock.adobe.com)
(Maks Lab - stock.adobe.com)

Am oben genannten Ziel arbeiten die Partner des Verbund-Projekts „QSPEC“. Wie es genauer heißt, wollen die Experten quantenmechanische Effekte für eine neue – und vor allem auch kompakt umzusetzende – Analysemethode für Lebensmittelzusammensetzungen nutzen. Denn Lebensmittelbetrug verursache jährlich Milliardenschäden. Nicht zuletzt kann diese Gaunerei zu erheblichen Gesundheitsrisiken führen. Beispiele dafür sind etwa das Strecken von Honig oder Orangensaft mit Zuckerwasser oder von Tequila mit Zucker und anderen Alkoholen, wie die Forscher anmerken. Bisher ließe sich die Echtheit von Produkten aber nur im Labor überprüfen, was natürlich aufwändig, teuer, zeitintensiv und recht langsam war. Das BMFTR-geförderte Projekt möchte diese Mängel nun aus der Welt schaffen. Der Ansatz ist demnach ein auf Quanten basierendes Spektroskopieverfahren, das deutlich kompakter und günstiger sein werde als bisherige Möglichkeiten. Im Fokus stehen dabei die oben genannten Lebensmittel Honig und Orangensaft, weil sie laut einer Studie zu den am häufigsten manipulierten Lebensmitteln gehören. Die AMO GmbH, die AG Photonische Quantentechnologien der Leibniz Universität Hannover (LUH), die Toptica Photonics SE, die Amotronics UG und das Deutsche Institut für Lebensmitteltechnik e.V. (DIL) sowie das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) arbeiten dabei zusammen an einem System, das aus einem Laser, quantenoptischen Elementen und einer dazugehörigen Erfassungssensorik aufgebaut sein wird.

Weil Photonenpaare nicht wirklich auf eine Wellenlänge sind

Die neuartige Spektroskopie nutzt aus, dass verschränkte Photonenpaare zur Messung genutzt werden können, weil sie unterschiedliche Wellenlängen haben. Das langwelligere Photon interagiert mit der Probe, verändert dabei seine Eigenschaft und in einem zweiten Schritt wird diese Änderung auf ein kurzwelligeres Photon übertragen, wie es dazu heißt. Letzteres hat einen entscheidenden Vorteil bei der Messung: Das langwelligere Photon interagiert besonders gut mit der Probe, das kurzwelligere lässt sich besser messen. Zwei wichtige Bausteine des geplanten Spektroskopiesystems sind bereits fertiggestellt, wie das Team betont. Toptica und das LZH haben nämlich neuartige Laserstrahlquellen entwickelt, mit denen sich verschränkte Photonen mit einem sogenannten Quantenfrequenzkamm erzeugen lassen. Beide haben jeweils ein unterschiedlich konzipiertes System an die LUH ausgeliefert und beide dafür genutzten Laser emittieren bei einer Wellenlänge von 1.950 Nanometern und besitzen eine sehr schmale spektrale Linienbreite von unter einem Gigahertz, die für die Anregung des Quantenfrequenzkamms notwendig ist. Die Strahlquellen unterscheiden sich aber in ihren Pulsdauern. Der Laser des LZH pulst dabei im Pikosekundenbereich. Der Laser von Toptica emittiert dagegen im Dauerstrichmodus und ist von 1.920 bis 1.980 Nanometern modensprungfrei durchstimmbar.

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