Wissenschaftler haben bahnbrechende zweidimensionale (2D) photonische Kristall (PC)-Sensoren entwickelt, um den Salzgehalt, die sogenannte Salinität, in Wasser zu messen. Diese Sensoren nutzen die besonderen Lichtbrechungseigenschaften von 2D-PCs und ermöglichen sehr präzise und genaue Salinitätsmessungen. Diese neue Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt für die Meeresforschung dar.
Die Forscher passten verschiedene Aspekte der Sensoren sorgfältig an, wie beispielsweise die Größe und den Abstand der winzigen Strukturen innerhalb der Sensoren. Sie stellten fest, dass die beste Leistung mit spezifischen Einstellungen erzielt wurde: die halbe Diagonale der hexagonalen Form (R) bei 500 Nanometern, der Abstand zwischen den Zylindern (D) bei 250 Nanometern und die Anzahl der Perioden (N) auf 5. Unter diesen Bedingungen zeigten die Sensoren beeindruckende Ergebnisse: eine Empfindlichkeit von 525 nm/RIU, ein Gütefaktor (FOM) von 80,7 RIU⁻¹ und ein Qualitätsfaktor (Q) von 375. Diese Werte sind entscheidend für die Genauigkeit der Messungen.
Wie funktionieren diese Sensoren? Sie analysieren, wie Licht durch sie hindurchtritt, nachdem Salzwasser eingeführt wurde. Das Vorhandensein von Salz erzeugt ein spezifisches Signal innerhalb des Lichtspektrums, und dieses Signal ändert sich je nach Salzkonzentration. Diese Technologie hat ein aufregendes Potenzial für die Überwachung der Gesundheit unserer Ozeane und die Verbesserung von Entsalzungsprozessen, die Salzwasser in Trinkwasser umwandeln. Dies ist besonders relevant im Kontext des Klimawandels und der damit verbundenen Herausforderungen für die Wasserversorgung, auch in Europa.