Quantenlicht ermöglicht selbstleuchtende optische Biosensoren

Im Gesundheitswesen sind Biosensoren gewinnt deutlich an Zugkraft als Diagnoseinstrument. Diese elektrischen Geräte messen biologische oder chemische Signale und wandeln sie in elektrische Signale um. 

Sie werden in allen Bereichen eingesetzt, von der Krankheitsüberwachung und Arzneimittelforschung bis hin zum nicht-invasiven Nachweis von krankheitserregenden Mikroorganismen und von Markern, die auf Viren in Körperflüssigkeiten wie Schweiß, Speichel, Urin und Blut hinweisen.

Biosensoren finden auch Anwendung in der Lebensmittelkontrolle und -sicherheit, der Landwirtschaft, Umweltstudien, Biotechnologie und im medizinischen Bereich. Aufgrund dieser Nachfrage globaler Biosensormarkt zielt bereits auf einen jährlichen Betrag in zweistelliger Milliardenhöhe ab.

Ein typischer Biosensor besteht aus einigen Hauptkomponenten:

• Biorezeptor
• Transducer
• Analyt
• Präsentation

Hier ist der Analyt eine Substanz von Interesse, die identifiziert und gemessen wird. Beispielsweise ist Glukose in einem Biosensor, der zum Nachweis von Glukose entwickelt wurde, ein Analyt.

Ein Biorezeptor ist eine biologische Komponente wie DNA, Zellen, Enzyme oder Antikörper, die den Analyten erkennt. Die Signalerzeugung erfolgt in Form von Wärme, Licht oder einer Veränderung bei der Interaktion des Biorezeptors mit dem Analyten und wird als Bioerkennung bezeichnet.

Der Wandler wandelt das Bioerkennungsereignis in ein messbares optisches oder elektrisches Signal um. Die Anzeige ist lediglich ein Benutzerinterpretationssystem, das Daten in grafischer, numerischer oder anderer für den Benutzer verständlicher Form generiert. 

Derzeit gibt es etwa vier Arten von Biosensoren, die sich durch ihre Transduktionsmethode unterscheiden: elektrochemische, thermische, piezoelektrische, magnetische und optische Biosensoren. Jeder dieser Typen nutzt einen anderen Mechanismus, um eine biologische Interaktion in ein messbares Signal umzuwandeln.

Optische Biosensoren zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Empfindlichkeit, Selektivität und schnelle Messgeschwindigkeit aus und bieten in Sensoranwendungen einen zusätzlichen Nutzen. Sie ermöglichen zudem die Echtzeit-Erkennung biologischer und chemischer Substanzen auf spezifische und kostengünstige Weise. 

Optische Biosensoren funktionieren, indem sie Lichtsignale in elektrische Signale umwandeln, deren Aktivität auf der Interaktion des optischen Felds mit einem Biorezeptor oder Bioerkennungselement beruht.

Diese Biosensoren werden als „markierungsfrei“ klassifiziert, wobei die Signale direkt bei der Interaktion des Analytmaterials mit dem Wandler erzeugt werden, und als „markierungsbasiert“, wobei die erzeugten Signale durch Lumineszenz-, Fluoreszenz- oder kolorimetrische Methoden verstärkt werden. 

Optische Biosensoren bieten zwar deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Analysetechniken, benötigen jedoch externe Lichtquellen, was ihren Einsatz auf Laborumgebungen beschränkt und ihre Verwendung im Gesundheitswesen und in der Umweltüberwachung verhindert.

Um die Herausforderungen bei der weit verbreiteten Anwendung im wirklichen Leben zu überwinden, haben Forscher des Bionanophotonic Systems Laboratory der School of Engineering der EPFL die Quantenphysik genutzt, um das Vorhandensein von Biomolekülen ohne externe Lichtquelle zu erkennen.

Die Grenzen der optischen Biosensorik erweitern

Optische Biosensoren nutzen Lichtwellen zum Nachweis biologischer Analyten. Durch den Einsatz nanophotonischer Strukturen, die das Licht an der Oberfläche eines winzigen Chips „quetschen“, um die Lichtwellen bis auf den Nanometerbereich zu fokussieren, lässt sich die Leistung zwar deutlich verbessern, doch wie bereits erwähnt, sind hierfür externe Lichtquellen erforderlich, was sperrige Geräte erfordert und somit deren Einsatz für die Schnelldiagnostik und im Point-of-Care-Bereich verhindert.

Um die Notwendigkeit einer externen Lichtquelle in einem lichtbasierten Biosensor zu vermeiden, wandten sich die Forscher der Quantenphysik zu. 

Sie haben einen plasmonischen Sensor mit einer eingebetteten Lichtquelle vorgestellt, die durch Quantentunnelkontakte bereitgestellt wird. 

Plasmonische Metallnanostrukturen wurden aufgrund ihrer einzigartigen Fähigkeit, eine starke optische Feldverstärkung sowie eine Lichteingrenzung im tiefen Subwellenlängenbereich durch lokalisierte Oberflächenplasmonresonanzen und sich ausbreitende Oberflächenplasmonpolaritonen (SPPs) zu unterstützen, tatsächlich aktiv für optische Sensoren untersucht.

LSPR ist die kollektive oszillierende Bewegung von Leitungselektronen nahe der Oberfläche nanostrukturierter Edelmetalle bei Lichteinfall. Dies führt zur Entstehung eines lokalisierten elektromagnetischen Feldes mit ausgeprägten optischen Eigenschaften.

SPPs hingegen sind elektromagnetische Oberflächenwellen, die entstehen, wenn angeregte Oberflächenplasmonen sich mit Photonen koppeln und entlang der Schnittstelle zwischen einem Metall und einem dielektrischen Material wandern. 

Auf dieser Grundlage übertreffen Biosensoren die Erkennungsleistung herkömmlicher optischer Sensoren und ermöglichen so ihre weitverbreitete Nutzung und Kommerzialisierung. 

Tatsächlich sind Oberflächenplasmonenresonanz-Biosensoren (SPR) auf der Basis flacher Metallfilme zu einer der standardmäßigen markierungsfreien Techniken zur Echtzeitüberwachung biomolekularer Interaktionen geworden.

Nanoplasmonische Biosensoren, also eine Kombination aus Nanomaterialien, LSPR oder SPR und optischen Biosensoren, ermöglichen mittlerweile eine Reduzierung der erforderlichen Probenvolumina und ermöglichen so die Beobachtung der Einzelzellsekretion in Echtzeit. 

Fortschritte in diesem Bereich konzentrieren sich derzeit auf quantenplasmonische Sensorsysteme, die neue Möglichkeiten zur Leistungssteigerung von Geräten bis hin zur Einzelmoleküldetektion eröffnen. Trotz aller Fortschritte in der Nanophotonik besteht jedoch weiterhin Bedarf an einer externen Lichtquelle zur Anregung von SPPs.

In Kombination mit sperrigen Geräten wie Prismen oder Gittern schränkt dies die Nutzbarkeit plasmonischer Sensoren ein. Um ihren Einsatz in der biochemischen Forschung und medizinischen Diagnostik voranzutreiben, benötigen wir miniaturisierte und integrierte Geräte.

Nutzung des inelastischen Elektronentunnelns zur On-Chip-Lichterzeugung

Veröffentlicht in Nature Photonics¹ In Zusammenarbeit mit Forschern der ETH Zürich, des ICFO und der Yonsei-Universität haben Ingenieure der EPFL einen markierungsfreien optischen Biosensor auf einem Chip vorgestellt, der selbstleuchtend ist und Quantentunneleffekt nutzt, ein Phänomen, bei dem ein Teilchen eine potenzielle Energiebarriere durchdringt, die es normalerweise nicht überwinden kann.

Durch Ausnutzung des unelastischen Elektronentunnelns haben die Forscher ein Gerät geschaffen, das lediglich einen stetigen Elektronenfluss in Form einer angelegten elektrischen Spannung benötigt, um Moleküle zu beleuchten und zu identifizieren. 

„Wenn man sich ein Elektron als Welle und nicht als Teilchen vorstellt, besteht für diese Welle eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass sie unter Aussendung eines Lichtphotons auf die andere Seite einer extrem dünnen Isolierbarriere ‚tunnelt‘. Wir haben eine Nanostruktur geschaffen, die Teil dieser Isolierbarriere ist und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit der Lichtemission erhöht.“

– Forscher Mikhail Masharin

Für ihr Gerätedesign haben die Ingenieure einen Mehrschichtfilm verwendet, bei dem sich der Isolator zwischen zwei Metallen befindet. 

Dabei werden Nanodrähte aus Gold (Au) auf einer dünnen Aluminiumschicht platziert, die als Tunnelbarriere dient und sie von einem darunterliegenden Aluminiumfilm (Al) trennt. 

Die Oberfläche besteht aus einer plasmonischen Metaoberfläche, die zwei Funktionen erfüllt und den Kern der Innovation bildet. Die Goldschicht der Nanostruktur dient als elektrischer Kontakt für die Tunnelverbindung und als optische Schnittstelle, um die Kopplung des inelastischen Quantenelektronentunnelns, begleitet von Lichtemission, an die Freiraumstrahlung zu ermöglichen.

Dies bedeutet, dass die Metaoberfläche besondere Eigenschaften aufweist, die die Bedingungen für Quantentunneln schaffen und die daraus resultierende Lichtemission steuern. 

Die Steuerung wird durch die Anordnung der Metaoberfläche ermöglicht, die aus einem Netz aus Goldnanodrähten besteht. Diese fungieren als „Nanoantennen“, um das Licht auf die für die effiziente Erkennung von Biomolekülen erforderlichen Nanometervolumina zu konzentrieren.

Die Anordnung beeinflusst die interne Quanteneffizienz des Tunnelprozesses, indem sie die Strahlungskomponente der elektromagnetischen Dichte optischer Zustände erhöht, was wiederum die Strahlungsquanteneffizienz verbessert und infolgedessen das erkannte Signal verstärkt. 

Vereinfacht ausgedrückt: Ihre Nanostruktur schafft im Wesentlichen die richtigen Bedingungen für ein Elektron, das sie durchdringt und eine Barriere aus Aluminiumoxid überwindet, um zur ultradünnen Goldschicht (Au) zu gelangen. Dabei wird ein Teil der Elektronenenergie auf die kollektive Anregung (Plasmon) übertragen, die dann ein Photon emittiert. 

Um eine effiziente und räumlich gleichmäßige LIET (Lichtemission durch inelastischen Elektronentunnel) zu erzeugen, verwendete der Forscher ein flexibles, für die Biosensorik optimiertes Metaoberflächendesign. Die Erstautorin, Jihye Lee, ehemalige Forscherin im Bionanophotonic Systems Lab und derzeit Ingenieurin bei Samsung Electronics, erklärte:

„Inelastisches Elektronentunneln ist ein Prozess mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit. Wenn dieser Prozess jedoch gleichmäßig über eine sehr große Fläche verläuft, können dennoch genügend Photonen gesammelt werden. Darauf haben wir unsere Optimierung konzentriert, und es stellt sich als eine vielversprechende neue Strategie für die Biosensorik heraus.“ 

Das Gerätedesign stellt sicher, dass sich Spektrum und Intensität des Lichts ändern, wenn es mit Biomolekülen in Kontakt kommt, und bietet so eine leistungsstarke Technik zur markierungsfreien Echtzeit-Erkennung.

Quantenbiosensoren: Kompakt, skalierbar und in Echtzeit

Mit dem innovativen, kompakten Gerät haben die Forscher die Fähigkeiten derzeit auf dem Markt erhältlicher Sensoren deutlich erweitert.

Wie Hatice Altug, Leiterin des Bionanophotonic Systems Laboratory, erklärte:

„Tests haben gezeigt, dass unser selbstleuchtender Biosensor Aminosäuren und Polymere in Konzentrationen im Pikogrammbereich – das ist ein Billionstel Gramm – erkennen kann und damit mit den fortschrittlichsten Sensoren auf dem heutigen Markt mithalten kann.“

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Nutzung der Quantenmechanik, um den Durchbruch zu erzielen und ihn somit im Wesentlichen weiter in den praktischen Bereich zu bringen.

Über die Quantenmechanik, eine grundlegende Theorie der Physik, die sich mit den Eigenschaften und dem Verhalten von Teilchen auf atomarer und subatomarer Ebene befasst und vor etwa einem Jahrhundert erstmals vorgestellt wurde, wurde bereits viel erforscht.

In dieser Zeit hat die Quantenmechanik dazu beigetragen, die Industrie voranzubringen, indem sie zahlreiche moderne Technologien unterstützte, darunter Halbleiter für die Elektronik, Laser und Magnetresonanztomographie (MRT). Es ebnet auch den Weg für zukünftige Innovationen wie Quantencomputer und fortschrittliche Cybersicherheit. 

Laut Julian Kelly, Hardware-Direktor bei Google Quantum AI, könnten wir „von einem echten Durchbruch, einer Art praktischer Anwendung, die nur auf einem Quantencomputer gelöst werden kann, noch etwa fünf Jahre entfernt sein.“

Quantencomputer, so sagt er, „können auf die Funktionsweise des Universums auf der grundlegendsten Ebene zugreifen.“

Nvidia (NVDA ) CEO Jensen Huang ist ähnlicher Ansicht. Er glaubt Quantencomputing hat das Potenzial, „außergewöhnliche Auswirkungen zu erzielen“, fügte jedoch hinzu, dass „die Technologie wahnsinnig kompliziert ist“.

In diesem Zusammenhang haben EPFL-Ingenieure Quantenlichtquellen direkt in Geräte im Chipmaßstab eingebettet und damit die Biosensortechnologie revolutioniert, die für die industrielle Überwachung, einschließlich Wassertests, Luftqualitätskontrolle und Lebensmittelsicherheit, eingesetzt werden kann. Ihr Durchbruch kann auch den Weg für neue Geräte in der Quantenerkennung und intelligenten Sensoren ebnen.

Die LIET-Sensorarchitektur bietet hier tatsächlich einen geringeren Gerätebedarf, da plasmonische Antennen sowohl als Lichtquelle als auch als Sensorelement fungieren, verglichen mit Designs, die plasmonische Strukturen auf Fotodetektoren oder LEDs integrieren.

Die Forscher testeten ihr Gerät mit Biomolekülen und nanometerdicken Polymeren und stellten fest, dass sowohl die Intensität des emittierten Lichts als auch das Spektralprofil durch die lokalen Brechungsindexänderungen moduliert werden, die durch die Anwesenheit des Analyten hervorgerufen werden. Dies bedeutet, dass LIET-Geräte als kompakte und empfindliche optische On-Chip-Biosensoren für Point-of-Care-Anwendungen eingesetzt werden können.

Der Sensor verfügt laut Studie über eine ausreichende Emissionsleistung, um mit den gängigsten Lichtdetektoren zu funktionieren. Die Quantenplattform ist skalierbar und mit Sensorherstellungsverfahren kompatibel, was eine flächendeckende Produktion und Verbreitung ermöglicht.

„Unsere Arbeit liefert einen vollständig integrierten Sensor, der Lichterzeugung und -detektion auf einem einzigen Chip vereint. Mit potenziellen Anwendungen, die von der Point-of-Care-Diagnostik bis zur Erkennung von Umweltschadstoffen reichen, stellt diese Technologie eine neue Grenze für leistungsstarke Sensorsysteme dar“, sagte Ivan Sinev, Forscher am Bionanophotonic Systems Lab.

Da für die Sensorik weniger als ein Quadratmillimeter aktive Fläche benötigt wird, eröffnet das Design sicherlich spannende Aussichten für die Realisierung eines praktischen elektrooptischen Biosensors und neuer Anwendungen. 

Darüber hinaus kann dies möglicherweise zu neuen Handheld-Geräten im Gegensatz zu den aktuellen Tischgeräten führen, die perfekt in Umgebungen wie Arztpraxen, Pflegeheime und abgelegene Kliniken passen, in denen sperrige Laborgeräte einfach unpraktisch sind. 

Aufgrund seiner markierungsfreien Natur und der Möglichkeit zur Echtzeitüberwachung eignet sich der Quantenbiosensor außerdem perfekt für die Verfolgung von Biomarkern bei Krankheiten wie Infektionen, Krebs und Stoffwechselstörungen.

Darüber hinaus kann die Plattform dazu beitragen, grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen, die andere Bereiche voranbringen können, darunter Nanooptik, Materialwissenschaften und Quantencomputing.

Klicken Sie hier, um mehr über den aktuellen Stand des Quantencomputings zu erfahren.

Top-Investitionsmöglichkeiten für Quantenbiosensoren

Jetzt ist es an der Zeit, sich eingehend mit etablierten und neuen Investitionsmöglichkeiten im Bereich der quantenbasierten Biosensorik zu befassen.

Etablierte Player & Plattformen

Wenn es um analytische Instrumente und Diagnostik geht, Agilent Technologies (A ) gehört zu den namhaften Namen, die die neue Technologie möglicherweise in ihre Produktlinien integrieren können.

Das Unternehmen zeichnet sich durch seine Spezialisierung auf Diagnostik, Biowissenschaften und angewandte Märkte aus. Es bietet Software- und Laborautomatisierungslösungen sowie Reagenzien, Instrumente und Verbrauchsmaterialien. Neben einemDas Unternehmen bietet nicht nur aktive pharmazeutische Inhaltsstoffe für Oligo-basierte Therapeutika an, sondern auch Instrumente und Software zur Identifizierung, Quantifizierung und Analyse der biologischen Eigenschaften von Substanzen.

Anfang des Jahres arbeitete Agilent mit ABB Robotics zusammen, um automatisierte Laborlösungen bereitzustellen, die Prozesse wie Forschung und Qualitätskontrolle schneller und effizienter gestalten.

Bei einer Marktkapitalisierung von 33.45 Milliarden US-Dollar notieren die Agilent-Aktien derzeit bei 117.76 US-Dollar. Das entspricht einem Rückgang von 12.16 % seit Jahresbeginn, ist aber nicht weit von ihrem Höchststand von rund 2021 US-Dollar im Jahr 180 entfernt. Das Unternehmen weist einen Gewinn pro Aktie (EPS) von 4.06 US-Dollar und ein KGV (KGV) von 28.98 auf. Zudem ist eine Dividendenrendite von 0.84 % möglich. 

In finanzieller Hinsicht hat das Unternehmen kürzlich seine Ergebnisse für das zweite Quartal 2 bekannt gegeben. Diese zeigten ein Umsatzwachstum von 2025 % auf 6 Milliarden US-Dollar, während der GAAP-Nettogewinn 1.67 Millionen US-Dollar und der Gewinn pro Aktie (EPS) 215 US-Dollar betrug.

In der Welt der Photonik/Optik ist AMS (AMS-Osram) derjenige, der von lichtemittierenden Komponenten im Nanomaßstab profitieren könnte.

Die Das in Österreich ansässige Unternehmen AMS entwickelt und produziert integrierte analoge Mikrochips und bietet seine Dienstleistungen in den Bereichen Sensoren, Sensorschnittstellen, Energiemanagement und mobile Unterhaltung an.Entwicklung in den Märkten Kommunikation, Medizintechnik und Automobil.

Auf der Sensors Converge 2025 im letzten Monat stellte AMS seinen neuesten mehrzonigen, direkten Time-of-Flight-Sensor vor, der in einem kompakten All-in-One-Modul sogar bei geringem Stromverbrauch über 20-mal so viele Pixel wie vorherige Modelle bietet.

Das Unternehmen mit einer Marktkapitalisierung von einer Milliarde Dollar, das eine auf Sensortechnologien spezialisierte Full-Service-Gießerei anbietet, weist einen Gewinn pro Aktie (EPS) (TTM) von -1.51 und ein KGV (TTM) von -6.82 auf.

Im ersten Quartal 1 verzeichnete das Unternehmen einen Umsatz von 2025 Millionen Euro und meldete eine verbesserte Rentabilität sowie einen Ausblick auf den freien Cashflow von über 820 Millionen Euro für das Geschäftsjahr 100. Gleichzeitig gab das Unternehmen Pläne bekannt, einen Teil seines Geschäfts zu verkaufen, um über eine halbe Milliarde Dollar an Kapital zu generieren und so die Schulden des Unternehmens zu reduzieren.

Quanten- und Nanotech-Spezialisten

Wenn wir in den Quantenbereich schauen, Applied Materials (AMAT ) ist für die Bereitstellung von Abscheidungs- und Nanofabrikationswerkzeugen bekannt, wodurch Systeme wie die ihren für die Skalierung der Produktion von Biosensoren unverzichtbar sind. 

Das Unternehmen für Materialtechniklösungen ist in drei Segmenten tätig: Semiconductor Systems, das eine Reihe von hauptsächlich 300-mm-Geräten herstellt, die zur Herstellung von Halbleiterchips oder ICs verwendet werden; Display, das hauptsächlich aus Produkten zur Herstellung von LCDs, OLEDs und anderen Technologien für Smartphones, Tablets, PCs, Fernseher, Monitore und Laptops besteht, und Applied Global Services (AGS), das 200-mm-Geräte herstellt und Ersatzteile und Automatisierungssoftware für die Fertigungsanlage bereitstellt.

Was die Marktperformance des Unternehmens mit einer Marktkapitalisierung von 146 Milliarden US-Dollar betrifft, notieren die Aktien zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Artikels bei 182.10 US-Dollar, ein Plus von 11.8 % seit Jahresbeginn. Der Gewinn pro Aktie (EPS) beträgt 8.21 und das KGV (TTM) 22.20. Die Dividendenrendite, die Aktionäre erzielen können, liegt bei über 1 %. 

Finanziell meldete das Unternehmen für das zweite Quartal 49.1 eine GAAP-Bruttomarge von 2 % und eine Non-GAAP-Bruttomarge von 2025 %. Der Rekordgewinn pro Aktie (EPS) belief sich auf 49.2 US-Dollar (GAAP) und 2.63 US-Dollar (Non-GAAP). Der operative Cashflow belief sich in diesem Zeitraum auf 2.39 Milliarden US-Dollar. Applied Materials schüttete 1.57 Milliarden US-Dollar an die Aktionäre aus, darunter 2 Milliarden US-Dollar für Aktienrückkäufe und 1.67 Millionen US-Dollar für Dividenden.

Sein CEO, Gary Dickerson, bezeichnete leistungsstarkes, energieeffizientes KI-Computing als den dominierenden Innovationstreiber.

Frühphasen- und Spin-Out-Unternehmen

Unternehmen wie Lux Capital sind dafür bekannt, in junge Unternehmen in aufstrebende Technologien wie Materialwissenschaften, Biochemie, Elektronik, Luft- und Raumfahrt und Infrastruktur zu investieren. Das Risikokapitalunternehmen unterstützt auch Wissenschaftler bei der Weiterentwicklung technologischer Entdeckungen und plant, mindestens 100 Millionen US-Dollar in vielversprechende Forschung in Bereichen wie Biotechnologie und KI zu investieren.

Breakthrough Energy Ventures (BEV) ist ein weiteres Unternehmen, das möglicherweise ähnliche Unternehmen mit Quanten-Nanotech-Plattformen ins Visier nimmt.

BEV wurde von Bill Gates gegründet und besteht aus zwanzig Investoren aus aller Welt. Der Fonds investiert in alle Bereiche, von intelligenten Sensoren, Speicherlösungen und Biotechnologie bis hin zu KI und Nachhaltigkeit. Darüber hinaus hat er sich verpflichtet, über die Breakthrough Energy Coalition (BEC) über eine Milliarde Dollar in neue Technologien zu investieren.

Künftig könnten auch Start-ups aus der EPFL, der ETH oder dem ICFO mit Fokus auf Quantentechnologie entstehen und zu kommerziellen Akteuren werden. Das ist jedoch nichts Neues. Im Laufe der Jahre sind viele Universitäts-Spin-offs entstanden, die technologische Erfindungen, die aus der Forschung ihrer Universitäten hervorgegangen sind, transformieren.

Beispielsweise sind Akamai, Boston Dynamics, OKCupid, Cambridge Mobile Telematics, iRobot, RSA Security, Nimble VR, Meraki und viele mehr allesamt Ausgründungen des Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Sogar an der EPFL gab es zahlreiche Ausgründungen wie Bionomous, Dronistics, Hydromea, MindMaze, Sensars, SenseFly, Kandou, Nexthink und weitere aus verschiedenen Sektoren.

An der ETH Zürich wurden in Bereichen wie KI, maschinelles Lernen, Biotechnologie, Pharmazie und Robotik Spin-off-Unternehmen gegründet, während aus dem ICFO mindestens zehn Firmen hervorgingen, darunter LuxQuanta, das Quantentechnologien zur Gewährleistung der Datensicherheit einsetzt.

Fazit

Optische Biosensoren spielen eine wichtige Rolle in der präzisen medizinischen Diagnostik, der personalisierten Medizin und der Umweltüberwachung. Mit einem selbstleuchtenden plasmonischen Biosensor stellt die neueste Innovation einen Fortschritt dar, der Quantentunneln und Photonik in einem eigenständigen Chip kombiniert. 

Dies stellt nicht nur das herkömmliche Sensordesign in Frage, sondern stellt auch eine praktische Umsetzung der Quantenmechanik dar, die über das Experimentieren hinausgeht und zu skalierbaren Technologien mit dem Potenzial einer breiten Akzeptanz führt.

Durch die Einbettung von Quantenlichtquellen direkt in Geräte im Chipmaßstab haben die Forscher eine neue Grenze in der Biosensortechnologie geschaffen und versprechen Vielseitigkeit, Kompaktheit und beispiellose Empfindlichkeit in allen Sektoren.

Klicken Sie hier, um eine Liste der führenden Quantencomputerunternehmen anzuzeigen.

Zitierte Studien:

1. Lee, J.; Wu, Y.; Sinev, I.; et al. Plasmonischer Biosensor durch resonantes Quantentunneln. Nat. Photon. 2025. https://doi.org/10.1038/s41566-025-01708-y