作为人类，我们使用鼻子中的化学受体来嗅出不同的气味和香气。然而，在技术气体检测中，有许多其他方法可用。一种这样的方法是使用红外激光器，将激光束通过气体传递到相邻的单独的探测器，该探测器测量它引起的光衰减程度。TU Wien的微型新型传感器现在将两侧集成在一个组件内，使得可以使用相同的微观结构来发射和检测红外辐射。

　　圆形量子级联激光器

　　“我们生产的激光器与普通激光指示器相差甚远，”TU Wien固态电子研究所的Rolf Szedlak解释道。“我们生产所谓的量子级联激光器。它们由不同材料的复杂分层系统组成，并在红外线范围内发光。”

　　当向该分层系统施加电压时，电子通过激光器。通过正确选择材料和层厚度，电子在从一层进入下一层时总会失去一些能量。这种能量以光的形式释放，产生红外激光束。

　　“我们的量子级联激光器是圆形的，直径小于半毫米，”TU Wien微纳米结构中心主任Gottfried Strasser教授说。“它们的几何特性有助于确保激光仅在非常特定的波长下发光。”

　　“这对于气体的化学分析是完美的，因为许多气体只吸收非常特定量的红外光，”TU Wien化学技术与分析研究所的Bernhard Lendl教授解释道。因此，可以使用他们自己的红外“指纹”可靠地检测气体。这样做需要具有正确波长的激光器和用于测量被气体吞噬的红外辐射量的检测器。

　　一种也能检测到的激光

　　“我们的微观结构具有将激光和探测器合二为一的主要优势，”Rolf Szedlak表示。为此目的安装了两个同心量子级联环，它们可以(取决于工作模式)发射和检测光，甚至可以在两个略微不同的波长处这样做。一个环发射激光，在被镜子反射之前穿过气体。然后第二个环接收反射光并测量其强度。然后两个环立即切换它们的角色，允许进行下一次测量。

　　在测试这种新形式的传感器时，TU Wien研究团队面临着一项真正艰巨的挑战：它们必须区分异丁烯和异丁烷 - 这两种分子除了容易混淆的相似名称外，还具有非常相似的化学性质。微观传感器通过了这种测试，颜色鲜艳，可靠地识别两种气体。“结合激光和探测器带来了许多优势，”Gottfried Strasser说。“它可以生产极其紧凑的传感器，可以想象，甚至整个阵列 - 即一组微传感器 - 安装在一个芯片上，能够同时在几个不同的波长上工作。” 从环境技术到医学，应用可能性几乎无穷无尽。