42 mio. til bæredygtige chipbaserede spektrometre

I et nyt fireårigt Grand Solutions-projekt, som er støttet af Innovationsfonden med 25 millioner kroner, samles DTU og fire virksomheder i et konsortium kaldet NEXUS for at udvikle næste generations ultra-kompakte spektrometre, som er baseret på chip-teknologi:

”Vi vil simpelthen lave spektrometre på en radikalt anderledes måde, som vil gøre dem både billige og bæredygtige,” siger idémanden bag det nye Innovationsfondsprojekt, lektor Søren Stobbe fra DTU Fotonik. Han fortsætter: 

”I NEXUS vil vi udvikle nanoteknologien og chipteknologien, men også de moduler, der skal bruges til at få spektrometrene integreret ude i industrien allerede i løbet af projektet. Kort fortalt vil vi gøre det muligt at måle steder, hvor man ikke kan måle i dag. Og fordi vi kan gøre spektrometrene små og billige, så kan det også blive en god forretning for virksomhederne at gøre, hvad der også er bedst for miljøet.” 

^{Et spektrometer er et instrument, der kan måle et spektrum, i det her tilfælde et optisk spektrum, som populært sagt er farvesammensætningen af lys. NEXUS-projektet vil bygge et spektrometer på en ultra-kompakt chip. Den fungerer ved at splitte det ukendte lys i to ruter med variabel længde og dernæst interferere det igen. Figur og tekst: Marcus Albrechtsen.}

Spektrometre skal mindske spild på mejerier
I første omgang kommer NEXUS’ spektrometre til at gøre en forskel for mejerierne.

Når mejerierne skal måle mælkens indhold af protein, fedt og vand, så kræver det spektrometre. Men de spektrometre, der er på markedet i dag, er store og dyre, så mejerierne har kun ganske få af dem. Så når mejerierne f.eks. vil lave en ny omgang letmælk, skyller de rørene igennem med mælk for at være sikre på, hvad de har i rørene. Dermed sender de omkring 10.000 liter mælk direkte i kloakken hver dag. Det kunne undgås, hvis der i stedet blev installeret spektrometre til at måle, hvad der er i rørene.

Jacob Riis Folkenberg, Vice President of Technology hos FOSS, som laver udstyr til fødevareproduktion, er derfor ikke i tvivl om, at den nye optiske spektroskopi-teknologi har potentiale til at revolutionere markedet: 

”10.000 liter mælk pr. dag kan omregnes til en ret stor markedsværdi. Men det er selvfølgelig også energispild, tidsspild og alt mulig andet spild. Hvis man kan få prisen på et spektrometer ned, så får mejerierne hurtigt en rigtig god business case. Vi estimerer, at der ved mejerierne alene er et markedspotentiale på tre milliarder kroner,” siger han. 

Kernen i NEXUS-projektet er DTU’s patenterede chip-teknologi.

”Vi har en prototype, der virker, men vi har endnu ikke den spektrale opløsning, vi skal bruge,” siger lektor ved DTU Fotonik, Søren Stobbe, og fortsætter:

”Vi skal udvikle en hel masse på chippen, og så skal den bygges ind i hele teknologien omkring den. For én ting er at lave en chip. Men i virkeligheden er en stor del af arbejdet at få chippen integreret med omgivelserne.”

Mens DTU Fotonik står for udviklingen af chippen, skal virksomhederne Beamfox Technologies ApS og ELIONIX INC udvikle metoder til nanofabrikation af den. Ibsen Photonics A/S laver modulerne, som chippen skal integreres i, og FOSS laver fødevareproduktions-sonderne, som modulerne skal sidde i, og som kan bruges på mejerierne.

Vindmøller, fly og helbredsovervågning på telefonen
NEXUS-projektet starter med mejerierne, men teknologien vil også være relevant i mange andre sammenhænge.

”Den ultimative vision er at kunne lave spektrometre så små og billige, at det kan svare sig f.eks. at bygge dem ind i mobiltelefonen. Spektrometret ville kunne tage en form for primitiv blodprøve, som kunne give en et praj om, at man skal gå til lægen,” siger Søren Stobbe.

”Et andet eksempel er såkaldte optical interrogation monitors, som kan bruges til at måle og forudsige opførslen af store mekaniske strukturer. De kan bygges ind i en bro, en vindmøllevinge eller en flyvinge, hvor de så holder øje med, om materialet begynder at få nogle mærkelige vibrationer. Applikationsområdet for spektrometre, hvis man kan lave dem i den her billige prisklasse, er gigantisk.”