Dresden. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS haben einen neuen Chip entwickelt, der die pH Messung Chip Technologie deutlich verbessert. Die innovative Lösung macht pH-Messungen robuster, mobiler und einfacher durch den Ersatz der klassischen Referenzelektrode.
Innovativer Chip vorgestellt: Verbesserte Technologie für pH Messung Chip
Die herkömmlichen pH-Messgeräte basieren meist auf Silber/Silberchlorid/Kaliumchlorid-Elektroden als Referenz, die anfällig für Fehler durch Membranverstopfung, Austrocknung oder Konzentrationsänderungen sind. Das Fraunhofer IPMS hat hierfür einen Referenz-ISFET (REFET) entwickelt, der zusammen mit einem klassischen pH-ISFET die Messung durch einen elektronischen Chip ermöglicht. Diese Kombination verbessert die Stabilität und Zuverlässigkeit der pH-Werte.
Technologie und Materialien des neuen Chips
Die Sensoren sind mit dünnen Schichten aus Niobpentoxid (Nb₂O₅) oder Tantalpentoxid (Ta₂O₅) versehen. Diese Materialien sorgen für eine hohe Stabilität, eine einfache Handhabung und lange Lagerfähigkeit, da der Chip trocken gelagert werden kann. Die ISFETs messen elektrische Signale, aus denen der pH-Wert präzise berechnet wird. Dabei weist der Referenz-ISFET eine deutlich geringere pH-Sensitivität auf, wodurch Drift und Fehlmessungen reduziert werden.
Anwendungsmöglichkeiten und Weiterentwicklung
Das pH-Messverfahren ist vor allem im Bereich pH 4 bis 8 präzise, ein typischer Messbereich in der Medizin, Biologie, Landwirtschaft und Umweltanalytik. Aktuell bestehen die Sensoren aus zwei 5×5 Millimeter großen Chips, die auf Kundenwunsch verkleinert oder zukünftig zu einem einzigen Chip mit integrierter Temperaturmessung zusammengeführt werden können. Die Entwickler planen zudem Verbesserungen hinsichtlich der Sensorschichten und der Kompensation von Sensordrift, um Langzeitmessungen zu ermöglichen.
„Unsere ISFETs sind zuverlässig, stabil und strapazierfähig. Sie umgehen typische Probleme klassischer Referenzelektroden, wie verstopfte oder aufgeladene Diaphragmen, Drift durch Konzentrationsänderungen oder Kontamination der Messlösung“, sagte Dr. Olaf Hild, Abteilungsleiter für chemische Sensoren und Systeme am Fraunhofer IPMS.
Fraunhofer IPMS bietet bereits erste Testkits an und präsentiert die Technologie auf der Analytica 2026 (Halle 3, Stand 312). Interessierte Fachleute können vorab Termine über die Webseite des Instituts vereinbaren.
Ausblick auf die nächsten Schritte der pH Messung Chip-Entwicklung
Die Forscher des Fraunhofer IPMS arbeiten weiter daran, den Messbereich des REFET zu erweitern und die Sensorstabilität zu erhöhen. Zudem soll der Chip zukünftig Temperaturmessungen integrieren, was die Einsatzmöglichkeiten der pH Messung Chip Technologie noch erweitert. Langfristig ist eine kompaktere und kosteneffizientere Lösung für mobile und integrierte Messsysteme geplant.
Weitere Informationen zum Thema pH Messung Chip finden Sie auch bei regionalupdate.de sowie auf der Webseite des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS fraunhofer.de.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS
Maria-Reiche-Str. 2
01109 Dresden
Telefon: +49 351 88 23-450
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Die Analytica 2026 wird vom 23. bis 26. Juni in München stattfinden. Auf der Messe können Fachbesucher die neuen pH-Messkits des Fraunhofer IPMS testen und sich über den aktuellen Stand der Technik informieren.
