Bild: Florian Schmidt
Forskargrupp Förbränningsdiagnostik, andningsgasanalys och kemisk avbildning.
Känslig detektion och noggrann kvantifiering av ämnen är viktig inom många naturvetenskapliga oh tekniska områden, samt i industrin. I forskningsgruppen tillämpad optik utvecklar vi nya laserbaserade spektroskopiska tekniker och använder dem för att bedriver tvärvetenskaplig forskning inom områden som energiteknik, livsvetenskap och medicinsk diagnostik. Fokus ligger på snabba in situ mätningar av spårgaser och biomolekyler.
Pilot-scale entrained flow reactor. Laboratory burner and flames. Laser absorption imaging of atomic potassium.
BildFlorian SchmidtFörbränningsdiagnostik
I strävandet mot ett mer hållbart samhälle kan termokemiskt omvandling av biomassa av rester från skog och jordbruk samt avfall ersätta fossila bränslen i kraftvärmeverk och vid produktion av transportbränslen så väl som kemikalier. Snabb in situ-diagnostik behövs för att bättre förstå, optimera och kontrollera förbränning och förgasning av biomassa. Våran grupp fokusera på utveckling av metoder för detektion av huvudämnena, gastemperatur, sot och oorganiska föreningar, såsom kalium.
Utvalda publikationer
1. E. Thorin, K. Zhang, D. Valiev, F. M. Schmidt, Simultaneous detection of K, KOH, and KCl in flames and released from biomass using photofragmentation TDLAS, Optics Express 29, 42945-42961 (2021), https://doi.org/10.1364/oe.446725
2. A. Sepman, Y. Ögren, Z. Qu, H. Wiinikka, F. M. Schmidt, Real-time in situ multi-parameter TDLAS sensing in the reactor core of an entrained-flow biomass gasifier, Proceedings of the Combustion Institute 36, 4541-4548 (2017), https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.07.011
3. Z. Qu, E. Steinvall, R. Ghorbani, F. M. Schmidt, Tunable diode laser atomic absorption spectroscopy for detection of potassium under optically thick conditions, Analytical Chemistry 88, 3754–3760 (2016), https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b04610
4. Z. Qu, R. Ghorbani, D. Valiev, F. M. Schmidt, Calibration-free scanned wavelength modulation spectroscopy – application to H2O and temperature sensing in flames, Optics Express 23, 16492-16499 (2015), https://doi.org/10.1364/oe.23.016492
Alkyne-tagged fatty acids in living 3T3 cell. D2O in microalgae. DPA powder.
BildFlorian SchmidtSnabb kemisk avbildning
Kemisk avbildning är ett viktigt verktyg inom livsvetenskap. Vi använder och vidareutvecklar mid-infraröd fototermisk mikroskopi för analys av levande celler och mikroorganismer. Vi använder även laserabsorptionsavbildning för karakterisering av gasformiga ämnen.
Utvalda publikationer
1. E. Paiva and F. M. Schmidt, Ultrafast widefield mid-infrared photothermal heterodyne imaging, Analytical Chemistry (2022), https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c02548
Andningsgasanalys
Andningsgasanalys är ett växande forskningsområde som syftar till snabb, icke-invasiv detektering av biomarkörer i utandningsluften som är relevanta för diagnostik, fysiologi och toxikologi. Metoden har potential att revolutionera icke-invasiv individanpassad medicinsk diagnostik. Ytterligare forskning behövs för att utveckla analytiska tekniker för tillförlitlig kvantifiering av biomarkörmolekylerna och för att bättre förstå deras ursprung ner till cellulär nivå. Vår forskning fokuserar på realtidsanalys av små, gasformiga signalmolekyler, såsom kolmonoxid, och deras roll i andningssjukdomar.
Utvalda publikationer
1. R. Ghorbani and F. M. Schmidt, Fitting of single-exhalation profiles using a pulmonary gas exchange model – application to carbon monoxide, Journal of Breath Research 13 026001 (2019), https://doi.org/10.1088/1752-7163/aafc91
2. R. Ghorbani, A. Blomberg, F. M. Schmidt, Modeling pulmonary gas exchange and single-exhalation profiles of carbon monoxide, Frontiers in Physiology 9 927 (2018), https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00927
3. R. Ghorbani and F. M. Schmidt, ICL-based TDLAS sensor for real-time breath gas analysis of carbon monoxide isotopes, Optics Express 25, 12743-12752 (2017), https://doi.org/10.1364/OE.25.012743
4. F. M. Schmidt, O. Vaittinen, M. Metsälä, M. Lehto, C. Forsblom, P.-H. Groop, L. Halonen, Ammonia in breath and emitted from skin, Journal of Breath Research 7, 017109 (2013), https://doi.org/10.1088/1752-7155/7/1/017109
Vid Umeå universitet är gruppen associerad med Thermochemical Energy Conversion Laboratory (TEC-Lab) och samarbetar med institutionen för fysik och institutionen för folkhälsa och klinisk medicin. Samarbetspartners finns även vid RISE Energy Technology Center Piteå, Luleå tekniska universitet, Lund universitet, Helsingfors universitet, Tsinghua University, och inom forskningsmiljöerna Svenskt Förgasningscentrum och Bio4Energy.
Applied Optics group 2022. From left, Emil Thorin, Gourab Dutta Banik, Florian Schmidt, Davood Khodadad, Eduardo Maia Paiva.
BildJunko TakahashiTillämpad fysik och elektronik, TEC-Lab
KBC-huset, Linnaeus väg 6
901 87 Umeå
Besöksadress:
KBC-huset, KB.G7, Rum: 7.07.17
Dr. Eduardo Maia Paiva, VTT - Technical Research Centre of Finland, Helsinki, Finland
Dr. Gourab Dutta Banik, PTB - National Metrology Institute of Germany, Braunschweig, Germany
Dr. Ramin Ghorbani (Scania, Sweden) ALTEN Techology, USA
Dr. Damir Valiev, Center for Combustion Energy, Tsinghua University, Beijing, China
Dr. Zhechao Qu, PTB - National Metrology Institute of Germany, Braunschweig, Germany
Vetenskapsrådet - Swedish Research Council
Energimyndigheten- Swedish Energy Agency
Kempestiftelserna - The Kempe Foundations
SFO-Bio4Energy - Strategic Research Environment
Thermochemical Energy Conversion Laboratory
Publikationer
Nya medel för inköp av utrustning för utveckling av mid-infraröd fototermisk mikroskopi.
