Mikroplastik hat nicht nur das Interesse der Wissenschaftler gewonnen, sondern auch das der allgemeinen Öffentlichkeit. Untersuchungen der letzten Jahre haben die weitreichende Präsenz von Mikroplastik in der Umwelt und in der Lebensmittelkette aufgedeckt. Forschungsinstitute und Organisationen arbeiten an der Entwicklung standardisierter Analyselösungen, um Mikroplastik hinsichtlich chemischer Identität, Größe, Form und Gesamtmasse bestmöglich zu charakterisieren.

Ein neues Verfahren in der chemischen Infrarotbildgebung basiert auf der Verwendung eines Quantenkaskadenlasers (QCL). Ziel ist eine erheblich vereinfachte Analyse der Mikropartikel durch einen schnellen, automatisierten Arbeitsablauf. Die Messungen ermöglichen eine mühelose Charakterisierung von Mikroplastik in einem Bruchteil der Zeit herkömmlicher Analysetechniken.

Im Gegensatz zu der oben erwähnten visuellen Mikroskopie liefert die Infrarotspektroskopie (IR) die chemischen Identitäten von Kunststoffen. Bei der Infrarotspektroskopie wird ein Partikel mit Infrarotlicht bestrahlt, während die Absorption bei verschiedenen Wellenlängen gemessen wird. Das Ergebnis ist ein Infrarotspektrum, das durch seine Absorptionsbanden jedes Polymer eindeutig charakterisieren kann. Diese Infrarotspektren werden genutzt, um die Partikel zuzuordnen.

Traditionelle Wahl mit Nachteilen

Die Fourier-Transformations-Infrarot (FTIR)-Spektroskopie ist die traditionelle Wahl für die Kunststoffanalyse. Um Proben, die Größen im Mikrometermaßstab aufweisen, analysieren zu können, wird das FTIR-Spektrometer mit einem Mikroskop kombiniert. Hierbei wird das zur Anregung benötigte polychromatische Licht auf eine kleine Fläche fokussiert. Dies hat jedoch seine Nachteile, so wird die Menge an nötigem Infrarotlicht begrenzt, was zu einem schwachen Signal und somit zu langsamen Analysezeiten führt. Daten müssen über einen längeren Zeitraum hinweg integriert werden, um eine effektive Analyse zu ermöglichen. Des Weiteren müssen Flächendetektoren verwendet werden, um gute räumliche Auflösungen zu erzielen. Zudem ist eine Kühlung dieser Array-Detektoren mit flüssigem Stickstoff erforderlich.

Das Agilent 8700 Laser Direct Infrared (LDIR) ist ein chemisches Bildgebungssystem der neuen IR-Generation. Dieses QCL-System erweitert die Möglichkeiten im Vergleich zur FTIR-Technik durch hohe spektrale Leistungsdichte, erheblich schnellere Messvorgänge und automatische Abläufe und eine einfache Handhabung. Es verfügt über einen sehr schnell durchstimmbaren QCL-Laser, der die gesamte Laserleistung auf einen kleinen Partikel fokussieren kann, so dass ein starkes Infrarotspektrum in nur einer Sekunde erfasst werden kann. Der Laser kann in Millisekunden durchgestimmt werden und ermöglicht eine benutzerdefinierte Datenerfassung bei bestimmten Wellenlängen.

Spektrum in Echtzeit mit Bibliothek abgleichen

Der Arbeitsablauf für das Agilent 8700 LDIR ist einfach, schnell und hochautomatisiert. Die Proben werden wie für herkömmliche IR-Messungen vorbereitet und dann auf einem reflektierenden IR-Objektträger oder Filter in das Instrument eingeführt. Das LDIR führt zunächst einen schnellen Scan durch, der – je nach Messfläche – in nur einer Minute abgeschlossen ist. Hiermit werden die Partikel lokalisiert und auch ihre Größen werden bestimmt. Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, wird von jedem einzelnen Partikel ein IR-Spektrum aufgenommen.