Mark van der Heijden
MantiSpectra, een spin-off van de TU Eindhoven, heeft de techniek achter spectrometers terugbracht tot een chip van 1 bij 1 mm. Dat biedt nieuwe mogelijkheden, te beginnen met het controleren van de rijpheid van groenten. ‘Uiteindelijk is het onze droom om de techniek te integreren in een smartphone.’
Een tomaat ziet er voor ons rood uit, omdat deze vrucht het rode deel van het licht reflecteert. Zo reflecteert een tomaat, en veel andere objecten, ook voor de mens onzichtbare elektromagnetische golven die informatie bevat over de chemische samenstelling van de tomaat of dat object. Met een minuscule chip kan het Eindhovense bedrijf MantiSpectra die signalen vertalen.
‘Wij mensen hebben vier type receptoren en ons brein om objecten te zien’, zegt Maurangelo Petruzzella, onderzoeker aan de TU Eindhoven en mede-oprichter van spin-off MantiSpectra. ‘Of een banaan rijp is of niet zien we aan zijn kleur. Objecten hebben daarnaast ook een vingerafdruk in een ander deel van de elektromagnetische golven.’
De chemische vingerafdruk, zoals Petruzzella dat noemt, is af te lezen doordat de atomen en moleculen in het materiaal trillen en roteren. ‘Daardoor kunnen we de chemische structuur van cellen meten. Er is een beperking: we kunnen geen gassen meten en ook metalen hebben geen sterk onderscheidende structuur. We mikken op vaste objecten en vloeistoffen.’
Nu zijn spectrometers niet nieuw, de techniek bestaat al sinds de jaren ’60. ‘We hebben niet het wiel uitgevonden. Maar deze instrumenten zijn heel duur, tienduizenden euro’s, en groot, tot 1 bij 1 meter. Wat wij hebben gedaan is de techniek inkrimpen. Alle elementen van een spectrometer hebben we samengevoegd in een chip van 1 bij 1 mm ontwikkeld die op 16 verschillende golflengten, van 800 tot 1700 nm, kan meten en we met Machine Learning het brein erachter ontwikkeld om de objecten te begrijpen.’
De sensor maakt geen foto, maar kan van een specifiek punt de chemische samenstelling vaststellen. Dat biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om verschillende soorten plastic te onderscheiden of om te zien of planten rijp zijn om te oogsten. Het zijn de businesses waar MantiSpectra zich nu op richt.
‘De agrobusiness is sterk ontwikkeld in Nederland en wij hebben veel contacten met bedrijven die hierin bezig zijn. Onze sensoren zijn gevalideerd om de kwaliteit te controleren voor en na de oogst, tijdens transport en gedurende de verwerking tot het product de consument bereikt.’ Hij vult aan: ‘We bieden een module die door system integrators gebruikt kan worden. Tractorfabrikanten kunnen deze techniek inbouwen om deze in het veld te gebruiken.’
Ook bij de recycling van plastic biedt MantiSpectra mogelijkheden. ‘Bijvoorbeeld, een slimme vuilnisbak bij de consument thuis of in een bedrijf zou direct verschillende plastics kunnen onderscheiden. Daarnaast kunnen de sensoren worden gebruikt bij recycling om de puurheid van plastic pellets of textiel te meten en zo de kwaliteit van het gerecyclede product te verbeteren.’
‘Uiteindelijk is het onze droom om de techniek te integreren in een smartphone, zodat mensen de wereld om hen heen kunnen meten. Op dit moment zijn er nog veel toepassingen die nog ontdekt worden, daar is volume voor nodig. Onze techniek is in ieder geval mature genoeg om op te schalen.’
