Unsere Forschung
Die Forschungsabteilung Spektroskopie / Bildgebung erforscht innovative optische und photonische Verfahren für die multiskalige Spektroskopie und multimodale Bildgebung. Ziel ist es, molekulare, zelluläre und strukturelle Informationen über verschiedene räumliche, zeitliche und spektrale Skalen hinweg zugänglich und für analytische und diagnostische Anwendungen nutzbar zu machen. Die Forschung adressiert konkrete Anwendungen in der Medizin, den Lebens- und Umweltwissenschaften sowie in der Qualitäts-, Prozess- und Pharmaanalytik.
Der wissenschaftliche Schwerpunkt liegt auf neuen spektroskopischen und funktionellen Kontrastmechanismen sowie auf der gezielten Kombination komplementärer Verfahren, insbesondere von Raman- und Infrarotspektroskopie, oberflächenverstärkten Ansätzen sowie linearer und nichtlinearer optischer Methoden. Diese werden in mikro- und bildgebenden Formaten umgesetzt, um komplexe biologische, chemische und materialwissenschaftliche Systeme ortsaufgelöst zu analysieren.
Ein zentrales Merkmal der Forschungsabteilung ist der konsequent verfolgte Sample-to-Answer-Ansatz. Neben der methodischen Erforschung werden alle Schritte der Analysenkette adressiert – von der Probenvorbereitung über die optische Messung bis zur automatisierten, KI-gestützten Auswertung. Ziel sind kompakte, robuste und automatisierbare Systeme mit einem hohen Technologie-Reifegrad für den dezentralen Einsatz.
Die Forschungsabteilung arbeitet eng mit klinischen und technologischen Partnern zusammen und treibt die Überführung photonischer Methoden in anwendungsnahe Systeme voran, insbesondere für die Infektions- und Krebsdiagnostik.
Forschungsschwerpunkte
Molekulare & funktionelle Kontrastmechanismen
Erforschung neuer molekularer und funktioneller Kontrastmechanismen für spektroskopische und bildgebende Verfahren, insbesondere für labelfreie Analytik und Diagnostik
Raman-Spektroskopie & multimodale Bildgebung
Raman-basierte und multimodale Instrumentierung für biomedizinische und materialwissenschaftliche Anwendungen mit System- und Workflow-Integration
Miniaturisierte & kompakte Detektionssysteme
Erforschung kompakter, automatisierter und robuster photonischer Systeme auf Basis von Faser-, Mikrofluidik-, Chip- und nanopartikelbasierten Konzepten
Hochsensitive spektroskopische Sensorik
Oberflächenverstärkte und hochsensitive spektroskopische Sensorik, darunter Raman-, Gas- und hohlkernfaserbasierte Konzepte für Bio- und Umweltanwendungen
Datenanalyse & Mustererkennung
Multivariate und multimodale Datenanalyse, Datenfusion, Mustererkennung sowie softwarebasierte Steuerung und Automatisierung photonischer Messsysteme
Raman-basierte Immun- &
Infektionsdiagnostik
Nachweis molekularer Veränderungen weißer Blutzellen sowie schnelle Charakterisierung pathogener Keime und Antibiotikaresistenzen mittels Hochdurchsatz- und Bioassays
Optische Onkologie und intraoperative Diagnostik
Entwicklung und kliniknahe Evaluation Raman- und multimodaler faserbasierter Systeme für die intraoperative Echtzeit-Gewebecharakterisierung zur Tumorranddetektion in der Chirurgie
Materialwissenschaftliche Spektroskopie & Bildgebung
Untersuchung funktionaler, nanostrukturierter Materialien, Polymere, Soft-Matter-Systeme und Katalysatoren mit linearer und nichtlinearer (Mikro-)Spektroskopie und Bildgebung
Kooperationen und Netzwerke
Innerhalb des Leibniz-IPHT ist die Forschungsabteilung Spektroskopie/Bildgebung interdisziplinär eng vernetzt. Die datenbasierte Auswertung erfolgt in Kooperation mit der Forschungsabteilung Photonic Data Science; darüber hinaus besteht eine enge Verzahnung mit Technologiegruppen aus der Mikro- und Nanotechnologie, der Entwicklung optischer Spezialfasern sowie der Sensor- und Systemtechnologie.
Die Forschungsabteilung ist darüber hinaus eng in nationale und internationale Forschungsnetzwerke eingebunden und übernimmt dort häufig koordinierende Rollen. Eine zentrale Zusammenarbeit besteht mit dem Universitätsklinikum Jena zur frühen Validierung photonischer Verfahren, insbesondere in der Infektionsdiagnostik und Onkologie. Prof. Dr. Dr. Jürgen Popp ist Lehrstuhlinhaber für Physikalische Chemie und Direktor des Instituts für Physikalische Chemie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Die Abteilung ist maßgeblich an strategischen Verbünden beteiligt, darunter das Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung (LPI), der Forschungscampus InfectoGnostics, der Leibniz-Forschungsverbund Gesundheitstechnologien. Darüber hinaus ist sie in zahlreiche nationale und internationale Großprojekte eingebunden, darunter DFG-Sonderforschungsbereiche, Forschungsgruppen und das Exzellenzcluster Balance of the Microverse an der Friedrich-Schiller-Unversität Jena. International ist sie unter anderem im Center for Biophotonic Technology and Artificial Intelligence (CeBAI) sowie in der Jena–Davis Alliance of Excellence in Biophotonics (JeDis) vernetzt und stärkt so die internationale Sichtbarkeit des Leibniz-IPHT.
-
- Sven Döring/Leibniz-IPHT
-
- Sven Döring/Leibniz-IPHT
-
- Sven Döring/Leibniz-IPHT
Ausgewählte Projekte
Leibniz-Zentrum für Photonik in der Infektionsforschung
LPI: Forschungsinfrastruktur für lichtbasierte Diagnostik und neue Therapieansätze
Roboter-geführte automatische Tumorresektion
ARBOR: Objektive intraoperative Tumorranderkennung für präzise Resektionen
Diagnostik des Immunstatus bei bakteriellen Infektionen
RamanProImmun: Integrierte spektroskopische Plattform zur Blutinfektionsdiagnostik
Aktuelle Publikationen
Im Fokus unserer Forschung
Arbeitsgruppen
Plasmonverstärkte Bioanalytik
Dr. Dana Cialla-May
Angewandte Biospektroskopie und Bioassays
Dr. Susanne Pahlow, Dr. Anuradha Ramoji
Feldaufgelöste optische Präzisionsmessverfahren
Prof. Dr. Ioachim Pupeza