Jana Jágerská

Sporgasser som metan og karbondioksid utgjør mindre enn 1 % av jordens atmosfære, men spiller likevel en viktig rolle i klimaendringer, industrielle prosesser og menneskers helse. Måling av disse gassene krever normalt store og kostbare instrumenter. Målet med UiTrace-prosjektet var å overføre denne teknologien til en fotonisk brikke, slik at skalerbarheten og robustheten kunne forbedres samtidig som instrumentenes størrelse og kostnad, samt gassvolumet som kreves for analyse, kunne reduseres.

Den viktigste oppfinnelsen i prosjektet var utviklingen av nye mikroskopiske, frittstående bølgeledere som opererer i det midtinfrarøde spektralområdet. Bølgelederne økte vekselvirkningen mellom lyset og den omkringliggende gassen betydelig og reduserte støyen, noe som ga høyere følsomhet. Kombinert med spesialtilpassede midtinfrarøde lasere gjorde de det mulig å identifisere gasser selektivt gjennom deres unike spektrale absorpsjonsfingeravtrykk. Dette ga en kalibreringsfri metode som er robust mot interferens. Ved hjelp av disse komponentene detekterte forskergruppen karbondioksid og metan ved konsentrasjoner helt ned til henholdsvis 20 og 200 milliarddeler (ppb). Dette tilsvarer en nesten tusendobling av følsomheten sammenlignet med tidligere brikkebaserte metoder. UiTrace utviklet også de første brikkebaserte sensorene som kunne skille mellom karbondioksidisotoper ved svært lave konsentrasjoner og måle isotopforhold med høy presisjon.