Nanophotonische Konzepte für Analytik und Medizin

Unsere Forschung

Wir erforschen plasmonische Effekte an molekularen und chemisch-synthetisierten metallischen Hybrid-Nanostrukturen und erschließen deren Potenzial für biophotonische Anwendungen. Unsere Arbeiten reichen von grundlagenwissenschaftlichen Untersuchungen der Licht-Materie-Wechselwirkung auf der Nanoskala bis zur Entwicklung bioanalytischer Systeme und integrierter Lab-on-a-Chip-Technologien. Ziel ist es, plasmonische Phänomene gezielt für sensitive, kompakte und funktionale Analyseplattformen nutzbar zu machen.

Ein zentraler Schwerpunkt liegt auf der passiven molekularen Plasmonik. Lokalisierte Oberflächenplasmonen-Resonanzen (LSPR) an metallischen Nanopartikeln werden als optische Signalwandler eingesetzt, unter anderem in arraybasierten Sensorkonzepten. Ergänzend entwickeln wir aktive plasmonische Ansätze, bei denen Nanoantennen für plasmonische Katalyse, Materialbearbeitung und nanoskalige Manipulation genutzt werden. Diese Konzepte erlauben eine kontrollierte Verstärkung und Lokalisierung optischer Felder auf molekularen Längenskalen.

Die Kombination plasmonischer Nanostrukturen mit Mikrofluidik und bildgestütztem Readout bildet eine weitere methodische Säule der Forschungsabteilung Nanobiophotonik. Dadurch entstehen integrierte Plattformen für On-Chip-Biophotonik, Spektroskopie und Analytik.

Unsere Forschung adressiert Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, der Lebensmittel- und Wasseranalytik sowie in umwelttechnologischen Fragestellungen und ist eng mit institutsübergreifenden Themen wie Nanoplasmonik, biomedizinischer Bildgebung und bioanalytischen Chipsystemen verknüpft.

Prof. Dr. Wolfgang Fritzsche

Abteilungsleiter
+49 3641 206304
wolfgang.fritzsche@leibniz-ipht.de

Forschungsschwerpunkte

Molekulare &
nanoskalige Plasmonik

Untersuchung passiver und aktiver plasmonischer Effekte an metallischen Nanostrukturen zur kontrollierten Licht-Materie-Wechselwirkung auf molekularer Skala

Plasmonische Biosensorik &
Bioanalytik

LSPR-basierte Sensorik und plasmonische Analyseverfahren für sensitive bioanalytische Anwendungen, einschließlich mikroarraybasierter Konzepte

Integrierte Mikrofluidik- &
Lab-on-a-Chip-Systeme

Kombination plasmonischer Nanostrukturen mit Mikrofluidik für On-Chip-Biophotonik, Spektroskopie und automatisierte Analytik

Plasmonische Diagnostik &
Anwendungssysteme

Entwicklung kompakter, anwendungsnaher plasmonischer Systeme für medizinische Diagnostik, Umwelt- sowie Lebensmittelanalytik, einschließlich Point-of-Care-Ansätzen

Kooperationen und Netzwerke

Die Forschungsabteilung Nanobiophotonik ist eng in interdisziplinäre Forschungsnetzwerke eingebunden und arbeitet mit Partnern aus Biologie, Medizin, Chemie und Ingenieurwissenschaften zusammen. Unsere Arbeiten sind Teil institutsübergreifender Forschungsschwerpunkte wie Nanoplasmonik, bioanalytische und medizinische Chipsysteme sowie biomedizinische Mikroskopie und Bildgebung. Dabei nutzen wir intensiv die technologischen Plattformen und methodischen Kompetenzen des Leibniz-IPHT.

Ein wesentlicher Schwerpunkt der Vernetzung liegt im Bereich der Infektionsforschung. Am Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung (LPI) bringt die Forschungsabteilung ihre Expertise in der plasmonischen Biosensorik, in Lab-on-a-Chip-Systemen sowie in bildgestützten Analyseverfahren ein. Ziel ist die Entwicklung und Validierung photonischer Ansätze für die sensitive Detektion und Charakterisierung infektiöser Prozesse.

Durch die enge Zusammenarbeit mit weiteren Forschungseinheiten des Leibniz-IPHT sowie externen wissenschaftlichen und klinischen Partnern trägt die Forschungsabteilung dazu bei, plasmonische Methoden von der grundlegenden Untersuchung bis zur anwendungsnahen Umsetzung weiterzuentwickeln. Diese Vernetzung stärkt die Rolle der Nanobiophotonik als verbindendes Element zwischen physikalischer Grundlagenforschung, bioanalytischer Methodik und medizinischer Anwendung.