Bei einer bestimmten Wellenlänge kommt es zu einer sogenannten Resonanz: Hier wird besonders viel Licht des eintreffenden Strahls zurückgeworfen. Dieser besonders schmale Resonanzpeak ist nun entscheidend für die Sensorfunktion. Substanzen auf der Oberfläche ändern die optischen Eigenschaften und verschieben diese Resonanzstelle leicht. Aus dieser Abweichung können die Forscher auf die vorhandene Substanzmenge schließen.
Im Labor haben Mesch und seine Kollegen zunächst eine Glukoselösung auf den Sensorchip geträufelt und das Messprinzip damit verifiziert. Prinzipiell könnten damit biologische Substanzen in der Tränenflüssigkeit bestimmt werden. Allerdings ist solch ein Sensor noch nicht selektiv: Er misst die Überlagerung aller Substanzen in der Träne oder in anderen Körperflüssigkeiten.
Mit einer speziellen Technik wollen die Forscher daher den Sensor für konkrete Biomoleküle empfindlich machen, indem sie eine Art Greifarm für diese Moleküle auf die Goldoberfläche anbringen. Die Verbindung zum Gold erfolgt zunächst über ein Schwefelwasserstoffgruppe. An dieses docken die Forscher als Abstandshalter Polyethylenglykol. Darauf folgt ein Molekül, das sich besonders gern mit der zu messenden Zielsubstanz verbindet und dieses gewissermaßen aus der Flüssigkeit herausgreift. In ihren Experimenten nehmen die Forscher dazu beispielsweise das Biomolekülpaar Biotin ? im Greifarm des Sensors ? und das Eiweiß Streptavidin in der Lösung.
Bei praktischen Anwendungen stünde der Metamaterial-Sensor im Wettbewerb mit anderen Sensorprinzipen, etwa Halbleitersensoren oder elektrochemischen Sensoren. ?Es ist auf jeden Fall interessant, eine Auswahl an Sensoren zu haben?, sagt Mesch. Dann könne man für jeden Einsatz den bestgeeigneten Sensor auswählen.
