Portable infrared laser spectroscopy for on-site mycotoxin analysis

Mycotoxins are toxic secondary metabolites of fungi that spoil food, and severely impact human health (e.g., causing cancer). Therefore, the rapid determination of mycotoxin contamination includingdeoxynivalenolandaflatoxinB1infoodandfeedsamplesisofprimeinterestforcommodity importers and processors. While chromatography-based techniques are well established in laboratory environments, only very few (i.e., mostly immunochemical) techniques exist enabling direct on-site analysis for traders and manufacturers. In this study, we present MYCOSPEC - an innovative approach for spectroscopic mycotoxin contamination analysis at EU regulatory limits for the first time utilizing mid-infrared tunable quantum cascade laser (QCL) spectroscopy. This analysis technique facilitates on-site mycotoxin analysis by combining QCL technology with GaAs/AlGaAs thin-film waveguides. Multivariate data mining strategies (i.e., principal component analysis) enabled the classification of deoxynivalenol-contaminated maize and wheat samples, and of aflatoxin B1 affected peanuts at EU regulatory limits of 1250 μg kg−1 and 8 μg kg−1, respectively

Sensing chlorinated hydrocarbons via miniaturized GaAs/AlGaAs thin-film waveguide flow cells coupled to quantum cascade lasers

Mid-infrared (MIR) sensors based on attenuated total reflection (ATR) spectroscopy provide robust, rapid and sensitive platforms for the detection of low levels of organic molecules and pollutants. Nowadays, MIR (3–15 μm) spectroscopy has evolved into a versatile sensing technique providing inherent molecular selectivity for the detection of organic and inorganic molecules. The excitation of vibrational and rotational transitions enables the qualitative and quantitative analysis of molecular constituents in solid, liquid, and vapor phases, which facilitates the application of MIR chem/bio sensors for on-site environmental analysis in scenarios such as trace pollutant monitoring or spill detection. This report presents the first integration of thin-film gallium arsenide/aluminum gallium arsenide (GaAs/AlGaAs) into a miniaturized liquid flow cell designed for continuous trace analysis of chlorinated hydrocarbons (CHCs) in water coupled to a broadly tunable quantum cascade laser (QCL), which facilitates in-field deployment of QCL-based sensing devices ensuring water quality and water safety

Characterization of Asphaltenes Precipitated at Different Solvent Power Conditions Using Atmospheric Pressure Photoionization (APPI) and Laser Desorption Ionization (LDI) Coupled to Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FT-ICR MS)

In the present work, asphaltenes obtained using different <i>n</i>-heptane/crude oil ratios (HCORs) were analyzed using atmospheric pressure photoionization (APPI) and laser desorption ionization (LDI) coupled to Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS). The main objective was to improve the understanding of the components of the crude oil that precipitate under different solvent power conditions. Analysis of the compositional distribution of the asphaltenes reveals that the decrease in solvent power produces an increase in double bond equivalent (DBE) and the number of heteroatoms per molecule, while the carbon number remains almost unaltered. This finding seems to indicate that one of the main drivers for precipitation is aromaticity as HCOR increases and, consequently, the solvent power decreases. Both APPI and LDI FT-ICR MS produce average values that describe the general tendencies obtained using other techniques. Additionally, APPI FT-ICR MS closely matches bulk data of the most aromatic asphaltenes obtained in this study

Breath Analysis with Broadly Tunable Quantum Cascade Lasers

With the availability of broadly tunable external cavity quantum cascade lasers (EC-QCLs), particularly bright mid-infrared (MIR; 3–20 μm) light sources are available offering high spectral brightness along with an analytically relevant spectral tuning range of >2 μm. Accurate isotope ratio determination of ¹²CO₂ and ¹³CO₂ in exhaled breath is of critical importance in the field of breath analysis, which may be addressed via measurements in the MIR spectral regime. Here, we combine for the first time an EC-QCL tunable across the ¹²CO₂/¹³CO₂ spectral band with a miniaturized hollow waveguide gas cell for quantitatively determining the ¹²CO₂/¹³CO₂ ratio within the exhaled breath of mice. Due to partially overlapping spectral features, these studies are augmented by appropriate multivariate data evaluation and calibration techniques based on partial least-squares regression along with optimized data preprocessing. Highly accurate determinations of the isotope ratio within breath samples collected from a mouse intensive care unit validated via hyphenated gas chromatography–mass spectrometry confirm the viability of IR-HWG-EC-QCL sensing techniques for isotope-selective exhaled breath analysis

Proceedings of the 2nd Workshop on Metallization for Crystalline Silicon Solar Cells : Status, trends and new directions

Die Metallisierung von kristallinen Siliziumsolarzellen ist einer der Schlüsselprozesse in der Produktion von Hochleistungssolarzellen bei möglichst geringen Kosten. Obwohl rund 85% der weltweit hergestellten Solarzellen das etablierte Siebdruckverfahren nutzen, wird derzeit mit Hochdruck an der Weiterentwicklung desselben und an Alternativen geforscht. Diese Entwicklung wird zum Einen davon getrieben, dass die Herstellungskosten sinken, die Effizienz von Solarzellen aber steigen soll. Zum Anderen verlangt die Weiterentwicklung von etablierten als auch die Einführung von neuen Solarzellkonzepten neue Ansätze in der Metallisierung.Um eine Plattform für Wissenschaftler aus Universitäten, Instituten und der Industrie für einen intensiven Austausch über dieses Thema zu schaffen, wurde mit Erfolg 2008 in Utrecht in den Niederlanden ein erster internationaler Workshop zum Thema Metallisierung von kristallinen Siliziumsolarzellen organisiert. Der zweite Workshop dieser Art fand am 14. und 15. April 2010 in Konstanz statt. 190 Spezialisten und Wissenschaftler aus der ganzen Welt trafen sich im Konzil, einem historischen Gebäude direkt am Bodensee, um die aktuellsten Entwicklungen auf diesem Gebiet vorzustellen und zu diskutieren.In diesem Tagungsband werden ausgewählte Beiträge zum zweiten Metallisierungsworkshop in Form wissenschaftlicher Artikel veröffentlicht. Diese Beiträge wurden vom wissenschaftlichen Komitee ausgewählt und begutachtet. Das wissenschaftliche Komitee bestand aus international bekannten und etablierten Experten auf dem Gebiet der Metallisierung von kristallinen Siliziumsolarzellen.Auf dem Workshop wurde deutlich, dass die etablierte Technik der Siebdruckmetallisierung durch aktuelle Innovationen es neuen Ansätzen nach wie vor schwer macht, eine gewichtige Rolle in der industriellen Produktion von kristalline Siliziumsolarzellen zu spielen. Kurzfristig könnte eine Hybridtechnologie aus Silber-Saatschicht Aufbringung und Silber-Plattierung an Bedeutung gewinnen, allerdings hat dieser Ansatz in den letzten zwei Jahren aufgrund der Fortschritte im Siebdruck etwas an Attraktivität verloren. Auf Kupfer basierende Metallisierungstechniken haben die größten Potentiale bezüglich Strukturbreiten, Solarzellenperformance und Kosten, allerdings sind noch einige wichtige Hürden zu nehmen, bevor diese Techniken im großen Maßstab eingesetzt werden können