UV-Sensor warnt vor zu viel Sonnenstrahlung

Seoul (Südkorea) - Sonnenbäder schaffen Bräune, erhöhen aber auch das Hautkrebsrisiko und lassen die Haut vorzeitig altern. Kaum ein Urlauber verzichtet daher auf Sonnenschutzmittel mit hohen Lichtschutzfaktoren. Noch besseren Schutz streben nun südkoreanische Forschende mit einem neuen, hochempfindlichen Strahlungssensor an. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, misst ihr fast völlig durchsichtige Detektor UV-A-Strahlung, die das Hautkrebsrisiko erhöht. Die Echtzeit-Messdaten übertrugen sie auf eine eigens programmierte Smartphone-App.

Schon heute sind Lichtsensoren für ultraviolette Strahlung verfügbar. Doch der Prototyp, den das Team um Yu Bin Kim und Seong Jun Kang von der Kyung Hee University in Seoul entwickelt haben, hat eine bisher unerreichte hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht von mehr als 90 Prozent bei gleichzeitig hoher Nachweisempfindlichkeit für UV-A-Strahlung. Möglich wird dies durch einen mehrschichtigen Aufbau des Sensors mit verschiedenen, Nanometer dünnen Halbleiter-Lagen etwa aus Zinn-, Zink- und Hafniumoxid. Als elektrische leitfähige Elektrode nutzten die Forschenden das durchsichtige Material Indiumzinnoxid.

In zahlreichen Testläufen zeigte der Sensor besonders für UV-A-Strahlung mit 340 bis 350 Nanometer Wellenlänge eine hohe Empfindlichkeit. Diese dringt tief in die Haut ein und ist wesentlich für die Hautalterung, Faltenbildung und Erhöhung des Hautkrebsrisikos verantwortlich. Grundlage der Messung ist der photovoltaische Effekt, bei dem wie in Solarzellen die Energie des Sonnenlichts in elektrischen Strom umgewandelt wird. Der beim Einfall von UV-A-Strahlung erzeugte photovoltaische Strom dient als Maßstab für die Strahlungsbelastung, der die Haut beim Sonnenbaden ausgesetzt ist.

Ihren UV-A-Sensor verknüpften die Forschenden mit einem Bluetooth-Funkmodul, dass die Strahlungsdaten direkt an ein Smartphone sendete. Auf diesem zeigte eine eigens programmierte App die Strahlungsbelastung in Echtzeit an. Waren im Laufe eines Tages 80 Prozent der je nach Hauttyp unterschiedlichen maximalen Dosis erreicht, warnte die App, sich nicht länger der Sonne auszusetzen.

Da der neue Sensor fast völlig durchsichtbar ist, ließe er sich elegant in so genannte in Wearables wie Armbändern, Smartwatches, Kleidung oder sogar direkten Hautpflastern integrieren. Nun gilt es, diesen Sensor in eine günstige Serienfertigung zu überführen, könnten. Dann locken erschwingliche Warn-Sensoren, um das Bewusstsein für die schädliche UV-A-Strahlung zu erhöhen.