NMW.NRW -  Meinard Knoll, Professor am Institut für Physikalische Chemie und Centrum für Nanotechnologie CeNTech der Universität Münster, hat mit „PolyTaksys“ einen Chip entwickelt, der sich in Lebensmittelverpackungen integrieren lässt und elektronisch die Frische des Produkts ermittelt - anhand der Lagerzeit und der Lagertemperatur.

„Somit kann der Verbraucher wesentlich genauere Auskünfte erhalten, als ein aufgedruckter Haltbarkeits-Stempel sie liefert“, erklärt Knoll seine Idee. „Wird die Kühlkette beim Transport unterbrochen, sieht der Verbraucher dies bislang nicht. Da der Chip auch auf Änderungen der Temperatur reagiert, zeigt er bereits im Supermarkt an, wenn das Produkt nicht mehr ganz frisch ist“, veranschaulicht er die Vorteile von „PolyTaksys“.

Gestartet wird der Chip, indem ein Plastikstreifen vor dem Aufkleben auf die Verpackung an der Unterseite befeuchtet wird. In einer organo-elektronischen Schicht wandert dann eine so genannte „Dotierungsfront“ mit einer Geschwindigkeit von einigen Nanometern pro Sekunde. Verursacht wird diese Front durch die Bewegung positiver oder negativer Ladungen durch die Schicht, also durch Oxidations- oder Reduktionsprozesse. „Mit der Front ändern sich die Materialeigenschaften und das wird durch das Entstehen und das Wachsen eines farbigen Balkens sichtbar“, verdeutlicht Knoll das wesentliche Ergebnis dieser Prozesse.

Der Mechanismus beruht dabei auf einer speziellen und unüblich ablaufenden Form der Diffusion, die eine scharfe Farbfront erzeugt. „Da der physikalische Effekt der Diffusion temperaturabhängig ist und sich bei höherer Temperatur verstärkt, läuft die "PolyTaksys"-Uhr dann schneller und der Farbbalken wächst schneller. Diese Reaktion ist völlig neu und von mir als ‚Dotierungsfrontmigration’ benannt worden.“

Das Haltbarkeitsdatum des Lebensmittels kann nun durch den beschriebenen Effekt in mehreren Varianten angezeigt werden. Entweder verdeutlicht ein Farbstrich, wie frisch die Ware ist, und wächst je näher das Ablaufdatum rückt. „Ich finde auch die Ampel-Variante toll, bei der nacheinander Farbpunkte angezeigt werden - Grün für ‚frisch', Gelb für ‚bald abgelaufen' und Rot für ‚Finger weg“, hat Knoll selbst einen leichten Anzeigefavoriten. Denkbar ist auch, einen Schriftzug erscheinen zu lassen, der warnt, wenn ein Produkt abgelaufen ist.

Knoll hat bereits über eine weitere Option nachgedacht: die Verknüpfung der Frischeanzeige mit einem „RFID"-Transponder („Radio Frequency Identification"). In diesem Fall könnten mittels eines Lesegeräts auf elektromagnetischem Weg noch weitere Informationen übermittelt werden.

Folge wäre zum Beispiel, dass abgelaufene Lebensmittel eine Warnung auslösen, wenn Angestellte im Supermarkt auf der Suche nach verdorbenen Waren mit einem solchen Lesegerät am Kühlregal vorbeigehen. Oder an der Kasse könnte ein Alarm erklingen, wenn ein Kunde ein nicht mehr frisches Produkt auf das Band legt. Oder aber ein moderner Kühlschrank erfasst die abgelaufenen Lebensmittel und übermittelt diesen Zustand via Tonsignal oder Schriftdisplay.

Die Jury des NRW-EU Ziel2-Wettbewerbs "Transfer.NRW - Science to Business Preseed" ist von der Zukunftsfähigkeit dieses Chips ziemlich überzeugt. Um die Forschungen des münsterschen Entwicklungsteams schnell in einen Prototypen umzuwandeln, wird die weitere Arbeit daher mit einer Summe von rund 62.000 Euro gefördert.