Anyone who wants to enable excellent research and attract and retain international talent in the long term needs working conditions that take work, family and personal life into account. For its commitment in this area, Leibniz IPHT has received the certificate for the audit berufundfamilie for the second time.

Working conditions need to fit the people who use them. This idea was at the heart of the 28th certificate award ceremony for the audit berufundfamilie on 18 June in Berlin. Under the motto “Strong performance: work-life balance and diversity”, around 350 guests from companies, universities and institutions came together to exchange ideas on family- and life-phase-conscious HR policy.

Leibniz IPHT was once again among the organisations honoured at the event. Andrea Borowsky, Co-Head of Communications, accepted the certificate at the dbb forum berlin. The institute has held the certificate since 2023 and is one of 28 Leibniz institutes that are currently certified.

The audit berufundfamilie is not a one-time award, but a guided development process. It examines how well work, family and personal life can be reconciled in everyday working life: from flexible working arrangements and reliable information to leadership, team agreements and concrete support in special life situations. The certificate is valid for three years and confirms that work-life balance is strategically anchored at the institute and continuously developed. In this way, it strengthens Leibniz IPHT as an internationally competitive research location.

“Excellent research thrives on committed people who are able to contribute their skills, regardless of the phase of life they are currently in,” says Jürgen Popp, Scientific Director of Leibniz IPHT. “Family-conscious working conditions, reliable agreements and respectful consideration of different life realities are therefore an important part of our institute culture. At the same time, they strengthen our position in the international competition for outstanding scientists and specialists. The renewed certification shows that we are on the right track and that we are continuing along this path consistently.”

At Leibniz IPHT, people in research, technology and administration work together with different tasks, life phases and personal circumstances. Reconciliation is therefore an important part of a modern HR strategy and attractive working conditions. Flexible working hours and mobile working, a parent-child office, campus kindergarten places, subsidies for childcare during business trips and services related to care already support employees in different life situations. Open coordination within teams and the willingness to find individual solutions when tasks, schedules or personal requirements change are also part of this approach.

The renewed certification confirms this development. In the target agreement for the audit berufundfamilie, Leibniz IPHT sets out how existing services are to be further bundled and strengthened. The focus is on easily accessible information, reliable agreements within teams, support for managers and services related to mental health.

Across Germany, 250 employers and universities received the certificate for the audit berufundfamilie or audit familiengerechte hochschule this year. The award ceremony made clear that reconciliation is not a side issue, but an important success factor for attracting excellent employees, retaining them in the long term and enabling cutting-edge research in a sustainable way.

Photo: Andrea Borowsky accepted the certificate for the audit berufundfamilie on behalf of Leibniz IPHT at the award ceremony in Berlin.

Photo credit: Jens Schicke / berufundfamilie Service GmbH

 

 

Wer exzellente Forschung ermöglichen und internationale Talente langfristig gewinnen und halten will, braucht Arbeitsbedingungen, die Beruf, Familie und Privatleben zusammendenken. Für sein Engagement in diesem Bereich hat das Leibniz-IPHT zum zweiten Mal das Zertifikat zum audit berufundfamilie erhalten.

Arbeitsbedingungen müssen zu den Menschen passen, die sie nutzen. Dieser Gedanke stand im Mittelpunkt der 28. Zertifikatsverleihung des audit berufundfamilie am 18. Juni in Berlin. Unter dem Motto „Leistungsstark: Vereinbarkeit & Vielfalt“ kamen rund 350 Gäste aus Unternehmen, Hochschulen und Institutionen zusammen, um sich über familien- und lebensphasenbewusste Personalpolitik auszutauschen.

Auch das Leibniz-IPHT wurde bei der Veranstaltung erneut ausgezeichnet. Andrea Borowsky, Co-Leiterin der Kommunikation, nahm die Auszeichnung im dbb forum berlin entgegen. Das Institut trägt das Zertifikat seit 2023 und gehört zu insgesamt 28 Leibniz-Instituten, die aktuell zertifiziert sind.

Das audit berufundfamilie ist kein einmaliger Preis, sondern ein begleiteter Entwicklungsprozess. Dabei geht es um die Frage, wie gut Vereinbarkeit im Arbeitsalltag gelingt: vom flexiblen Arbeiten über verlässliche Informationen bis hin zu Führung, Teamabsprachen und konkreter Unterstützung in besonderen Lebenssituationen. Das Zertifikat ist drei Jahre gültig und bestätigt, dass Vereinbarkeit am Institut strategisch verankert ist und kontinuierlich weiterentwickelt wird. Damit stärkt sie das Leibniz-IPHT als international wettbewerbsfähigen Forschungsstandort.

„Exzellente Forschung lebt von engagierten  Menschen, die ihre Fähigkeiten einbringen können – unabhängig davon, in welcher Lebensphase sie sich gerade befinden“, sagt Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-IPHT. „Familienbewusste Arbeitsbedingungen, verlässliche Absprachen und ein respektvoller Umgang mit unterschiedlichen Lebensrealitäten sind deshalb ein wichtiger Teil unserer Institutskultur. Zugleich stärken sie unsere Position im internationalen Wettbewerb um hervorragende Wissenschaftlerinnen, Wissenschaftler und Fachkräfte. Die erneute Zertifizierung zeigt, dass wir auf einem guten Weg sind und diesen Weg konsequent weitergehen.“

Am Leibniz-IPHT arbeiten Menschen in Forschung, Technik und Verwaltung mit unterschiedlichen Aufgaben, Lebensphasen und persönlichen Rahmenbedingungen zusammen. Vereinbarkeit ist deshalb ein wichtiger Bestandteil einer modernen Personalstrategie und attraktiver Arbeitsbedingungen. Bereits heute unterstützen flexible Arbeitszeiten und mobiles Arbeiten, ein Eltern-Kind-Büro, Campus-Kindergartenplätze, Bezuschussung von Kinderbetreuung bei Dienstreisen sowie Angebote rund um das Thema Pflege die Mitarbeitenden in verschiedenen Lebenssituationen. Dazu kommen offene Abstimmungen in den Teams und die Bereitschaft, individuelle Lösungen zu finden, wenn sich Aufgaben, Zeiten oder persönliche Anforderungen verändern.

Die erneute Zertifizierung bestätigt diese Entwicklung. In der Zielvereinbarung zum audit berufundfamilie hält das Leibniz-IPHT fest, wie die vorhandenen Angebote weiter gebündelt und gestärkt werden sollen. Im Mittelpunkt stehen gut auffindbare Informationen, verlässliche Absprachen in Teams, Unterstützung für Führungskräfte sowie Angebote zu psychischer Gesundheit.

Bundesweit wurden in diesem Jahr 250 Arbeitgeber und Hochschulen mit dem Zertifikat zum audit berufundfamilie beziehungsweise audit familiengerechte hochschule ausgezeichnet. Die Verleihung machte deutlich: Vereinbarkeit ist kein Randthema, sondern ein wichtiger Erfolgsfaktor, um exzellente Mitarbeitende zu gewinnen, langfristig zu binden und Spitzenforschung nachhaltig zu ermöglichen.

Foto: Andrea Borowsky nahm das Zertifikat zum audit berufundfamilie für das Leibniz-IPHT bei der Verleihung in Berlin entgegen.
Fotoquelle: Jens Schicke/ berufundfamilie Service GmbH

 

Medications can save lives. Yet for some drugs, the concentration in a patient’s bloodstream determines whether a treatment is effective or whether harmful side effects may occur. Researchers at the Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena, Germany, have now developed a sensor surface capable of detecting drugs in blood plasma with high sensitivity while offering significantly greater stability than comparable silver-based surfaces. Their findings have been published in the prestigious journal Advanced Science.

Drug concentrations in the blood can vary considerably between patients, even when they receive the same dose. Monitoring drug levels is therefore particularly important in intensive care medicine, cancer therapy, and the treatment of severe infections. Today, therapeutic drug monitoring is typically performed using sophisticated laboratory methods. While highly accurate, these techniques require time, specialized equipment, and trained personnel.

Researchers at Leibniz IPHT are working to complement such approaches with faster, light-based methods. One of the institute’s key research areas is Raman spectroscopy, which is being advanced for applications in cancer and infection diagnostics. This technique uses laser light to identify molecules based on their characteristic optical signatures. The newly published study employs an especially sensitive variant known as surface-enhanced Raman spectroscopy, or SERS.

Making Weak Signals Visible

In Raman spectroscopy, laser light interacts with a sample and returns with subtle changes that depend on the molecules present. These changes create a characteristic spectral pattern that can be used to identify chemical substances.

In medical samples such as blood plasma, however, these signals are often extremely weak. Detecting small amounts of a drug reliably therefore remains a major challenge.

SERS makes such signals measurable by using nanoscale metal structures. Silver is particularly effective for this purpose, but it comes with a drawback: the material gradually changes when exposed to air. As a result, measurement performance can deteriorate over time. For future use in hospitals and clinical laboratories, sensor surfaces must remain stable during storage and provide consistent results over extended periods.

Silver That Delivers Reliable Measurements for Longer

To address this challenge, the research teams led by Dr. Dana Cialla-May and Dr. Vladimir Sivakov, together with first author Aradhana Dwivedi, developed a new chemical approach. The work was carried out as part of a project funded by the German Research Foundation (DFG) and jointly led by Cialla-May and Sivakov.

The researchers grew tiny, highly branched silver structures on a supporting substrate. Under the microscope, these structures resemble miniature trees. Their many branches create numerous sites where molecular signals can be enhanced.

A key element of the process is the addition of sulfate ions. These ions perform two functions simultaneously: they guide the growth of the dendritic silver structures and protect their surfaces from oxidation. The result is a SERS substrate that combines high sensitivity, excellent reproducibility, and long-term stability. In the study, the sensor surfaces remained fully functional for at least seven months under standard storage conditions. The researchers confirmed the high surface stability and the origin of the strong SERS response using, among other methods, high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy at the BESSY II synchrotron radiation facility at Helmholtz-Zentrum Berlin.

“Silver is one of the most powerful materials for SERS, but its limited stability has long been a barrier to practical applications,” says Aradhana Dwivedi, first author of the study. “With our approach, we were able to demonstrate that highly branched silver structures can be fabricated that not only provide highly sensitive measurements but also remain significantly more robust,” adds Dr. Vladimir Sivakov.

“For real-world applications, sensitivity alone is not enough,” says Dr. Dana Cialla-May, head of the research group. “What matters is whether a sensor can deliver reliable signals in complex biological samples and be integrated into realistic clinical workflows. That is exactly the direction in which we want to advance SERS.”

Cialla-May specializes in SERS-based bioanalytics and has spent many years developing methods that use light to extract information from biological samples. Her research focuses on sensor surfaces capable of revealing even trace amounts of molecules. The study brings together several areas of expertise closely connected at Leibniz IPHT: materials research, X-ray and Raman spectroscopy, and biomedical analytics.

 

Tested with Cancer and Anti-Infective Drugs

In their study, the researchers evaluated the new sensor surface using five pharmaceutical compounds, including anticancer drugs and an antibiotic. The substances were first measured in water and subsequently in human blood plasma.

Blood plasma presents a particularly challenging environment because it contains proteins, salts, and numerous other components that can interfere with analytical measurements. Using a simple sample preparation step, the researchers successfully detected all tested drugs.

The study demonstrates that stable silver-based SERS substrates could become an important building block for therapeutic drug monitoring in the future, enabling faster assessments of whether a drug concentration remains within the desired therapeutic range.

“The next step is to work closely with clinical partners,” says Dana Cialla-May. “We want to determine which clinical questions are best suited for SERS, how the method compares with established laboratory techniques, and how it can be integrated into real healthcare workflows. I would be delighted to collaborate with clinical research teams to advance this work.”

Toward Bedside Applications

Before the technology can be used at the patient’s bedside, further developments are required. Sample preparation for blood plasma and serum must become simpler, sensor production must be scalable and reproducible, and standardized instrumentation and measurement protocols will be needed. In addition, robust data analysis methods capable of reliably identifying optical signals — ideally in an automated manner — must be established.

Portable Raman devices may play an important role in this process. At Leibniz IPHT, compact Raman systems are already being developed for near-patient diagnostics, including applications related to the institute’s RamanBioAssay®, a laser-based rapid test designed to identify pathogens and determine effective antibiotics from a single sample.

Particularly in life-threatening infections, such technologies could help accelerate medical decision-making and improve patient care. The new SERS study contributes an important component to this vision by providing a stable sensor surface that could eventually be combined with portable Raman instrumentation and streamlined point-of-care workflows.

 

Original Publication

A. Dwivedi, J. Dellith, A. Makarova, S. F. El-Mashtoly, J. Popp, V. Sivakov, D. Cialla-May: “Sulfate-Directed Silver Dendrites with Enhanced Stability for Ultrasensitive SERS-Based Therapeutic Drug Monitoring.” Advanced Science 2026, e17092. https://doi.org/10.1002/advs.202517092

 

Funding

This work was supported by the German Research Foundation (DFG) under grant number 465289819 (SI1893/30-1 and CI 344/3-1). Additional funding was provided by the German Federal Ministry of Research, Technology and Space through the EU-LAK project ABSarbo (01DN23003). Beamtime at the BESSY II synchrotron radiation facility at Helmholtz-Zentrum Berlin was granted under proposal 231-11802-ST.



Medikamente können Leben retten. Doch bei manchen Wirkstoffen entscheidet die richtige Menge im Blut darüber, ob eine Therapie gut wirkt oder ob Nebenwirkungen drohen. Forschende des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena haben nun eine Sensoroberfläche entwickelt, die Medikamente in Blutplasma empfindlich nachweisen kann und dabei deutlich stabiler ist als vergleichbare Oberflächen aus Silber. Die Arbeit ist in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Science erschienen.

Gerade bei schwer kranken Menschen kann sich die Konzentration eines Wirkstoffs im Blut stark unterscheiden, selbst wenn sie die gleiche Dosis erhalten. Auf Intensivstationen, in der Krebstherapie oder bei der Behandlung schwerer Infektionen kann es deshalb wichtig sein, Medikamentenspiegel regelmäßig zu überprüfen. Bislang geschieht dies meist mit aufwendigen Laborverfahren. Sie sind sehr genau, benötigen aber Zeit, spezielle Geräte und erfahrenes Personal.

Forschende am Leibniz-IPHT arbeiten daran, solche Verfahren künftig durch schnellere, lichtbasierte Methoden zu ergänzen. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Raman-Spektroskopie, die am Institut vor allem für Anwendungen in der Krebs- und Infektionsdiagnostik weiterentwickelt wird. Mit dieser Methode lassen sich Moleküle durch Laserlicht anhand ihrer charakteristischen Signale erkennen. Die nun vorgestellte Studie nutzt eine besonders empfindliche Variante davon: die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie, SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy).

Schwache Signale sichtbar machen

Bei einer Raman-Messung trifft Laserlicht auf eine Probe. Je nachdem, welche Moleküle darin enthalten sind, kommt das Licht leicht verändert zurück. Aus diesem Muster lässt sich ablesen, um welche Stoffe es sich handelt. In medizinischen Proben wie Blutplasma sind diese Hinweise jedoch oft sehr schwach. Kleine Mengen eines Wirkstoffs sicher zu erfassen, ist deshalb eine Herausforderung.

SERS macht solche Signale mit Hilfe winziger Metallstrukturen messbar. Besonders geeignet ist dafür Silber, doch das Material hat einen Nachteil: Es verändert sich an der Luft. Dadurch können Messsignale mit der Zeit an Zuverlässigkeit verlieren. Für eine spätere Anwendung in Kliniken oder Praxen müssen Sensoren jedoch über längere Zeit lagerbar sein und gleichbleibende Ergebnisse liefern.

Silber, das länger zuverlässig misst

Die Teams um Dr. Dana Cialla-May und Dr. Vladimir Sivakov, sowie Erstautorin Aradhana Dwivedi fanden dafür einen neuen chemischen Weg. Die Arbeit entstand im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts, das Cialla-May und Sivakov gemeinsam leiten. Die Forschenden ließen auf einem Trägermaterial winzige, stark verzweigte Silberstrukturen wachsen. Unter dem Mikroskop erinnern sie an kleine Bäumchen. Ihre vielen Äste schaffen zahlreiche Stellen, an denen die Lichtsignale von Molekülen verstärkt werden können.

Der entscheidende Schritt ist ein Zusatz aus Sulfat. Die Sulfat-Ionen übernehmen dabei zwei Aufgaben zugleich: Sie steuern das Wachstum der verzweigten Silberstrukturen und schützen deren Oberfläche vor Oxidation. So entsteht ein SERS-Substrat, das empfindlich misst, gut reproduzierbare Signale liefert und lange stabil bleibt. In der Studie waren die Sensoroberflächen unter normalen Lagerbedingungen über mindestens sieben Monate messfähig. Die hohe Oberflächenstabilität und die Ursache der starken SERS-Signale bestätigten die Forschenden unter anderem mit hochauflösender Röntgen-Photoelektronenspektroskopie an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin.

„Silber ist für SERS sehr leistungsfähig, aber seine geringe Stabilität war lange ein Hindernis für praktische Anwendungen“, sagt Aradhana Dwivedi, Erstautorin der Studie. „Mit unserem Ansatz konnten wir zeigen, dass sich hochverzweigte Silberstrukturen herstellen lassen, die empfindlich messen und zugleich deutlich robuster bleiben,“ erläutert Dr. Vladimir Sivakov.

„Für die Anwendung zählt nicht nur, wie empfindlich eine Oberfläche im Labor ist. Entscheidend ist, ob sie auch in komplexen Proben verlässliche Signale liefert und sich in realistische Abläufe integrieren lässt“, ergänzt Arbeitsgruppenleiterin Dr. Dana Cialla-May. „Genau in diese Richtung wollen wir SERS weiterentwickeln.“

Cialla-May ist Spezialistin für SERS-basierte Bioanalytik und forscht seit vielen Jahren an Verfahren, die mit Hilfe von Licht Informationen aus biologischen Proben gewinnen. Ihr besonderes Interesse gilt Sensoroberflächen, die winzige Spuren von Molekülen sichtbar machen können. Die Studie führt mehrere Kompetenzen zusammen, die am Leibniz-IPHT eng zusammenarbeiten: Materialforschung, Röntgen- und Raman-Spektroskopie sowie biomedizinische Analytik.

Getestet mit Wirkstoffen aus Krebsmedizin und Infektionstherapie

In ihrer Studie untersuchten die Forscherinnen die neue Oberfläche mit fünf Medikamenten, darunter Wirkstoffe aus der Krebsmedizin sowie ein Antibiotikum. Zunächst wurden die Substanzen in Wasser gemessen, anschließend in menschlichem Blutplasma. Blutplasma ist für solche Messungen besonders anspruchsvoll, weil es viele Eiweiße, Salze und andere Bestandteile enthält, die Signale überlagern können. Mit einer einfachen Vorbehandlung der Probe gelang es, alle untersuchten Wirkstoffe nachzuweisen.

Damit zeigt die Arbeit, dass stabile Silberoberflächen künftig ein Baustein für die Medikamentenüberwachung sein könnten: als Grundlage für schnellere Hinweise darauf, ob ein Wirkstoff im Blut in einem geeigneten Bereich liegt.

„Der nächste Schritt ist die gemeinsame Arbeit mit medizinischen Partnerinnen und Partnern“, sagt Dana Cialla-May. „Wir möchten klären, für welche klinischen Fragen SERS besonders geeignet ist, wie sich die Methode gegen etablierte Laborverfahren behauptet und wie sie sich in reale Abläufe integrieren lässt. Ich freue mich sehr über Kooperationen mit klinischen Forschungsteams, um diesen Weg weiterzugehen.“

Auf dem Weg zu einer Anwendung am Krankenbett sind weitere Schritte nötig: Die Probenaufbereitung für Blutplasma oder Blutserum muss einfacher werden, die Herstellung der Sensoroberflächen verlässlich skalierbar sein. Außerdem braucht es standardisierte Geräte, robuste Messabläufe und Auswertemethoden, die die Lichtsignale sicher erkennen, perspektivisch auch automatisiert.

Auch portable Raman-Geräte könnten dabei eine Rolle spielen. Am Leibniz-IPHT werden solche kompakten Systeme bereits für die patientennahe Diagnostik erforscht, etwa in Zusammenhang mit dem am Institut entwickelten RamanBioAssay®, einem laserbasierten Schnelltest, der Krankheitserreger und das passende Antibiotikum aus einer einzigen Probe ermitteln soll. Vor allem bei lebensbedrohlichen Infektionen könnte ein solches Verfahren die medizinische Versorgung beschleunigen. Die neue SERS-Studie knüpft hier an. Sie liefert eine stabile Sensoroberfläche, die künftig mit tragbarer Raman-Technik und einem einfachen Point-of-Care-Workflow verbunden werden könnte.

Original-Publikation:
A. Dwivedi, J. Dellith, A. Makarova, S. F. El-Mashtoly, J. Popp, V. Sivakov, D. Cialla-May: “Sulfate-Directed Silver Dendrites with Enhanced Stability for Ultrasensitive SERS-Based Therapeutic Drug Monitoring.” Advanced Science 2026, e17092. https://doi.org/10.1002/advs.202517092

Förderhinweis:

Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Fördernummer 465289819 unterstützt (SI1893/30-1 und CI 344/3-1). Weitere Förderung erfolgte durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen des EU-LAK-Projekts ABSarbo (01DN23003). Messzeit an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin wurde im Rahmen des Proposals 231-11802-ST genutzt.

 



Four billion years ago, Earth was an inhospitable place: hot, volcanically active, and at times exposed to intense radiation. And yet, from this primordial soup emerged the first building blocks of life. What role did light play in that process? 

That is the question Corinna Kufner is exploring. Since April 2026, the physicist has been Professor of Photonic Abiogenesis at Friedrich Schiller University Jena. In late 2024, she had already moved from Harvard University to Jena to establish her own junior research group at the Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT). Using ultrafast spectroscopy, Kufner investigates how UV radiation may have triggered and influenced chemical reactions on the early Earth. Her research bringstogether two fields that have rarely been combined: origins-of-life research and photonic technologies. 

For a long time, the chemical processes of early Earth were studied mainly in the absence of light and using highly concentrated starting materials. In reality, however, molecules on Earth’s surface would have been repeatedly exposed to intensesunlight. Without a protective ozone layer, high-energy UV light reached them directly. This is where Kufner’s research begins: On the early Earth, UV light may have acted as a chemical filter. 

“In my doctoral research, I found that sunlight not only damages genetic material, but can also initiate processes that help repair it,” says Corinna Kufner. “In other words, sunlight can actively repair damage in the genome.” This observation became thestarting point for a fundamental question: What role did light play in chemical evolution? 

Recent studies suggest that UV radiation may have influenced the selection of early genetic building blocks. Some molecules broke down quickly under radiation, while others proved more stable and may therefore have had a better chance ofbecoming part of early chemical evolution. Light, then, may not only have served as a source of energy. It may also have helped shape the earliest stages in the development of life. 

From Harvard to Jena 

Kufner’s scientific path began in Munich and, after her doctorate, led her to Harvard University. There, she broadened her perspective beyond Earth: Could processes similar to those in Earth’s primordial soup also occur on other planets? “I am drivenby the question of why life developed in the way we know it today,” says Corinna Kufner. “Are we alone in the universe? Could life have formed elsewhere under similar conditions?” 

Corinna Kufner’s first encounter with Jena came through the international career workshop “Women in Photonics” at Leibniz IPHT. The event brings early-career women scientists from around the world to Jena to foster scientific exchange and open upcareer opportunities in photonics. For Leibniz IPHT, the workshop is also an important way to connect with international talent early on and attract researchers to Jena as a science hub. 

A few years after that first contact, a new scientific opportunity emerged: Corinna Kufner decided to move from Harvard University to Jena. The decisive factor was the chance to build her first independent research group and to combine photonicmethods with questions about the origin of life. 

“In Jena, photonics, chemistry, biology, medicine, and data science are closely interconnected,” says Corinna Kufner. “For my research, I have found an interdisciplinary environment here that makes it possible to combine method development withfundamental research — and that has supported me strongly from the very beginning.” 

Since 2025, Kufner has led the junior research group “Photonic Abiogenesis” at Leibniz IPHT. The group is funded through the Nexus Program of the Carl Zeiss Foundation and receives additional support from the Leibniz Association. At Friedrich Schiller University Jena, Kufner will also be involved in teaching. Planned courses include classes in the master’s program Chemistry of Materials, as well as a seminar on origins of life. 

Experiments on the “Primordial Soup” 

In the laboratory, Kufner’s team simulates conditions on the early Earth. Using ultrafast spectroscopic methods, the researchers make even extremely short-lived intermediate states visible — processes that exist only for billionths of a second and canhardly be observed with conventional methods. These fleeting states may be crucial to understanding how simple molecules gradually gave rise to complex, functional structures. 

“We will conduct experiments on the primordial soup to understand which photochemical processes took place there,” Kufner explains. Her approach combines prebiotic photochemistry with ultrafast pump-probe spectroscopy. The goal is to identifynew light-driven reaction pathways and to better understand how light may have contributed to the emergence of biological functionality. 

Insights for Medicine and Space Exploration 

The findings reach beyond fundamental research. The researchers are studying the same basic photochemical processes that also play a role in modern applications — for example, when light is used to selectively modify, activate, or destroy molecules. Such mechanisms are relevant, among other areas, to photodynamic cancer therapy, in which light is used to damage tumor cells in a targeted way. 

At the same time, the research provides important insights for the search for life beyond Earth. Understanding the UV conditions under which biomolecules remain stable or break down can help scientists assess which planets may be capable ofsupporting the development of life — and which chemical traces future space probes should look for. 

“What drives me is the desire to understand how things work,” says Corinna Kufner. “Why did certain biomolecules form in precisely this way? What can we contribute in the laboratory to better understand such processes on other planets? And howcan we use these insights for the future?” 

Corinna Kufner ist neue Professorin an der Uni Jena und untersucht den Einfluss von Sonnenlicht auf die Bildung erster Biomoleküle auf der Erde.

Vor vier Milliarden Jahren war die Erde ein unwirtlicher Ort: heiß, vulkanisch aktiv und phasenweise intensiver Strahlung ausgesetzt. Und doch entstanden aus dieser Ursuppe die ersten Bausteine des Lebens. Welche Rolle spielte Licht dabei?

Dieser Frage geht Corinna Kufner nach. Die Physikerin ist seit April 2026 Professorin für Photonische Abiogenese an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Bereits Ende 2024 war sie von der Harvard University nach Jena gewechselt, um am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) eine eigene Nachwuchsgruppe aufzubauen. Mit ultraschneller Spektroskopie untersucht Kufner, wie UV-Strahlung chemische Reaktionen auf der frühen Erde angestoßen und beeinflusst haben könnte. Ihre Forschung verbindet zwei Bereiche, die bislang kaum zusammengeführt wurden: die Origins-of-Life-Forschung und photonische Technologien.

Lange Zeit wurden die chemischen Prozesse der frühen Erde vor allem unter Ausschluss von Licht und mit stark konzentrierten Ausgangsstoffen untersucht. Tatsächlich waren Moleküle auf der Erdoberfläche jedoch immer wieder intensiver Sonnenstrahlung ausgesetzt. Ohne schützende Ozonschicht traf energiereiches UV-Licht direkt auf sie. Hier setzt Kufners Forschung an: UV-Licht könnte auf der frühen Erde wie ein chemischer Filter gewirkt haben.

„In meiner Doktorarbeit habe ich erforscht, dass Sonnenlicht nicht nur das Erbgut schädigt, sondern auch Prozesse anstoßen kann, die zur Reparatur beitragen“, berichtet Corinna Kufner. „Sonnenlicht kann also aktiv Schäden im Genom reparieren.“ Diese Beobachtung wurde für sie zum Ausgangspunkt einer grundlegenden Frage: Welche Rolle spielte Licht in der chemischen Evolution?

Aktuelle Arbeiten deuten darauf hin, dass UV-Strahlung die Auswahl früher genetischer Bausteine beeinflusst haben könnte. Manche Moleküle zerfielen unter der Strahlung rasch, andere erwiesen sich als stabiler und hatten damit womöglich bessere Chancen, Teil der frühen chemischen Evolution zu werden. Licht wäre damit nicht nur Energiequelle gewesen, sondern auch ein Faktor, der die frühe Entwicklung des Lebens mitprägte.

Von Harvard nach Jena

Kufners wissenschaftlicher Weg begann in München und führte sie nach ihrer Promotion an die Harvard University. Dort erweiterte sie ihre Perspektive über die Erde hinaus: Könnten ähnliche Prozesse wie in der Ursuppe der Erde auch auf anderen Planeten ablaufen? „Mich treibt die Frage an, warum sich das Leben so entwickelt hat, wie wir es heute kennen“, sagt Corinna Kufner. „Sind wir allein im Universum? Könnte sich Leben anderswo unter ähnlichen Bedingungen gebildet haben?“

Die erste Begegnung mit Jena hatte Corinna Kufner beim internationalen Karriere-Workshop „Women in Photonics“ am Leibniz-IPHT. Die Veranstaltung bringt junge Wissenschaftlerinnen aus aller Welt nach Jena, um den fachlichen Austausch zu fördern und Karriereperspektiven in der Photonik zu eröffnen. Für das Leibniz-IPHT ist der Workshop zugleich ein wichtiges Instrument, um internationale Talente früh kennenzulernen und für den Forschungsstandort zu gewinnen.

Aus diesem ersten Kontakt wurde wenige Jahre später eine wissenschaftliche Perspektive: Corinna Kufner entschied sich für den Wechsel von der Harvard University nach Jena. Ausschlaggebend war für sie die Möglichkeit, ihre erste eigene Forschungsgruppe aufzubauen und photonische Methoden mit Fragen zur Entstehung des Lebens zu verbinden.

„In Jena arbeiten Photonik, Chemie, Biologie, Medizin und Datenwissenschaft eng verzahnt zusammen“, sagt Corinna Kufner. „Für meine Forschung habe ich hier ein interdisziplinäres Umfeld gefunden, das die Verbindung aus Methodenentwicklung und Grundlagenforschung möglich macht und das mich von Anfang an sehr unterstützt hat.“

Seit 2025 leitet Kufner am Leibniz-IPHT die Nachwuchsgruppe „Photonische Abiogenese“, die im Rahmen des Nexus-Programms der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert und zusätzlich von der Leibniz-Gemeinschaft unterstützt wird. An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wird sie künftig auch in der Lehre tätig sein. Geplant sind Lehrveranstaltungen im Masterstudiengang Chemistry of Materials sowie ein Seminar zum Thema Origins of Life.

Experimente zur „Ursuppe“

Im Labor simuliert Kufners Team Bedingungen der frühen Erde. Mithilfe ultraschneller spektroskopischer Methoden machen die Forschenden selbst extrem kurzlebige Zwischenzustände sichtbar: Prozesse, die nur für Milliardstel Sekunden bestehen und mit herkömmlichen Methoden kaum beobachtet werden können. Sie könnten entscheidend dafür sein, wie aus einfachen Molekülen schrittweise komplexe, funktionale Strukturen entstanden.

„Wir werden Versuche zur Ursuppe durchführen, um zu verstehen, welche photochemischen Prozesse dort abgelaufen sind“, erklärt Kufner. Ihr Ansatz verbindet präbiotische Photochemie mit ultraschneller Pump-Probe-Spektroskopie. Ziel ist es, neue lichtgetriebene Reaktionspfade zu identifizieren und besser zu verstehen, wie Licht zur Entstehung biologischer Funktionalität beigetragen haben könnte.

Perspektiven für Medizin und Raumfahrt

Die Erkenntnisse reichen über die Grundlagenforschung hinaus. Die Forschenden untersuchen dabei dieselben grundlegenden photochemischen Prozesse, die auch in modernen Anwendungen eine Rolle spielen, etwa wenn Licht gezielt Moleküle verändert, aktiviert oder zerstört. Solche Mechanismen sind beispielsweise für die photodynamische Krebstherapie relevant, bei der Licht genutzt wird, um Tumorzellen gezielt zu schädigen.

Gleichzeitig liefert die Forschung wichtige Hinweise für die Suche nach Leben im All. Zu verstehen, unter welchen UV-Bedingungen Biomoleküle stabil bleiben oder zerfallen, kann dabei helfen abzuschätzen, auf welchen Planeten sich Leben entwickeln könnte und nach welchen chemischen Spuren Raumsonden künftig suchen sollten.

„Was mich antreibt, ist zu verstehen, wie Dinge funktionieren“, betont Corinna Kufner. „Warum haben sich bestimmte Biomoleküle genauso gebildet? Was können wir im Labor dazu beitragen, solche Prozesse auch auf anderen Planeten besser zu verstehen? Und wie können wir diese Erkenntnisse für die Zukunft nutzen?“

Researchers from Leibniz-IPHT in Jena explain in the podcast “Mikroben im Visier” how Raman spectroscopy can detect resistant bacteria within a few hours. In the future, this method could help identify effective antibiotics more quickly and reduce the use of broad-spectrum antibiotics.

In cases of severe infections, every hour counts. Doctors often have to decide quickly which antibiotic to use. However, traditional resistance tests using bacterial cultures often take one to several days to determine which antibiotic is effective against the specific pathogen. During this time, patients are often given broad-spectrum antibiotics designed to target as many pathogens as possible. While this can save lives, it also contributes to the development of antimicrobial resistance.

The new episode of the podcast of the Leibniz Research Alliance INFECTIONS Mikroben im Visier explores how laser-based diagnostics could speed up resistance testing. Dr. Anja Silge and Marie-Luise Enghardt from the Leibniz Institute for Photonic Technologies (Leibniz-IPHT) explain how Raman spectroscopy can detect resistant bacteria within a few hours. In the future, this method could help identify effective antibiotics more quickly and reduce the use of broad-spectrum antibiotics. In conversation with Dr. Elisabeth Pfrommer and Dr. Christian Nehls, the two scientists describe the fundamentals of Raman spectroscopy. The method is based on a physical effect described by the Indian physicist and Nobel laureate C. V. Raman as early as the beginning of the 20th century. When a sample is irradiated with laser light, a small portion of the scattered light changes its energy. The changes in the scattered light produce a characteristic spectrum that allows conclusions to be drawn about the molecular composition of the sample.

Today, this method is also used for biological samples, such as pathogens like Escherichia coli, Staphylococcus aureus, or Klebsiella pneumoniae. Each bacterium leaves behind a characteristic “light fingerprint.” In the podcast, the researchers explain how the technology can be used to detect antibiotic resistance. “The spectral pattern of a resistant bacterium during antibiotic treatment differs from that of a sensitive one. This allows us to quickly determine whether the antibiotic is effective or not,” says Anja Silge.

To do this, the bacteria are first incubated with antibiotics for about 90 minutes and then analyzed using the laser. Including evaluation, the entire test takes about three hours. The method already achieves over 90 percent agreement with clinically established resistance tests.

“Thanks to the shorter diagnostic time, it is possible to use antibiotics in a highly targeted manner—specifically those that are effective against the pathogen in each case, says Dr. Anja Silge. This could reduce the unnecessary use of broad-spectrum antibiotics and curb the emergence of resistant pathogens. The technology is making visible progress toward practical application. The research team is currently working with compact Raman devices and special chips that require only very small amounts of sample material. The goal is to achieve robust and standardized results. “We are already measuring real patient samples in the clinic,” reports Marie-Luise Enghardt.

To enable broad clinical application, the studies are now set to be expanded and the technology transferred to small-scale production.

Im Podcast „Mikroben im Visier“ erläutern Forschende des Leibniz-IPHT in Jena, wie die Raman-Spektroskopie resistente Bakterien innerhalb weniger Stunden nachweisen kann. Die Methode könnte künftig helfen, schneller wirksame Antibiotika auszuwählen und den Einsatz von Breitbandantibiotika zu reduzieren. 

Bei schweren Infektionen zählt jede Stunde. Ärztinnen und Ärzte müssen häufig schnell entscheiden, welches Antibiotikum eingesetzt werden soll. Bis feststeht, welches Antibiotikum gegen den jeweiligen Erreger wirksam ist, vergehen mit klassischen Resistenztests in der Bakterienkultur häufig ein bis mehrere Tage. In dieser Zeit erhalten Patientinnen und Patienten oft Breitbandantibiotika, die gegen möglichst viele Erreger wirken sollen. Das kann Leben retten, fördert jedoch gleichzeitig die Entstehung antimikrobieller Resistenzen.

Wie eine laserbasierte Diagnostik die Resistenztestung beschleunigen könnte, ist Thema der neuen Folge des Podcast des Leibniz-Forschungsverbunds INFECTIONS Mikroben im Visier. Darin erläutern Dr. Anja Silge und Marie-Luise Enghardt vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), wie die Raman-Spektroskopie resistente Bakterien innerhalb weniger Stunden nachweisen kann. Die Methode könnte künftig helfen, schneller wirksame Antibiotika auszuwählen und den Einsatz von Breitbandantibiotika zu reduzieren. Im Gespräch mit Dr. Elisabeth Pfrommer und Dr. Christian Nehls beschreiben die beiden Wissenschaftlerinnen die Grundlagen der Raman-Spektroskopie. Die Methode basiert auf einem physikalischen Effekt, den der indische Physiker und Nobelpreisträger C. V. Raman bereits Anfang des 20. Jahrhunderts beschrieb. Wird eine Probe mit Laserlicht bestrahlt, verändert ein kleiner Teil des gestreuten Lichtes seine Energie. Aus den Veränderungen des gestreuten Lichts entsteht ein charakteristisches Spektrum, das Rückschlüsse auf die molekulare Zusammensetzung der Probe erlaubt.

Heute wird dieses Verfahren auch für biologische Proben eingesetzt, etwa für Krankheitserreger wie Escherichia coli, Staphylococcus aureus oder Klebsiella pneumoniae. Jedes Bakterium hinterlässt dabei einen charakteristischen „Lichtfingerabdruck“. Im Podcast erläutern die Forscherinnen, wie sich die Technologie für den Nachweis von Antibiotikaresistenzen einsetzen lässt. „Das spektrale Muster eines resistenten Bakteriums während der Antibiotika-Behandlung unterscheidet sich von dem eines sensitiven. So können wir schnell erkennen, ob das Antibiotikum wirkt oder nicht“, sagt Anja Silge. Hierfür werden die Bakterien zunächst etwa 90 Minuten mit Antibiotika inkubiert und anschließend mithilfe des Lasers analysiert. Einschließlich Auswertung dauert die gesamte Untersuchung rund drei Stunden. Dabei erreicht die Methode bereits eine Übereinstimmung von über 90 Prozent mit klinisch etablierten Resistenztests.

„Durch die verkürzte Diagnostikzeit kann man sehr gezielt das Antibiotikum einsetzen, das tatsächlich gegen den jeweiligen Keim wirkt“, sagt Dr. Anja Silge. So könnte der unnötige Einsatz von Breitbandantibiotika reduziert und die Entstehung resistenter Erreger eingedämmt werden.  Auf dem Weg in die Anwendung kommt die Technologie sichtbar voran. Das Forschungsteam arbeitet derzeit mit kompakten Raman-Geräten und speziellen Chips, für die bereits kleinste Mengen Probenmaterial ausreichen. Ziel ist es, robuste und standardisierte Ergebnisse zu erzielen. „Wir messen schon reale Patientenproben in der Klinik“, berichtet Marie-Luise Enghardt. Für eine breite klinische Anwendung sollen die Studien nun ausgeweitet und die Technologie in die Kleinserienfertigung überführt werden.

In the new joint project DESMEX-MinD, researchers at Leibniz IPHT are developing innovative technologies and combined approaches together with academic and industrial partners, with the aim of enabling more precise exploration of mineral resources at greater depths. The mining regions of the Ore Mountains (Erzgebirge) and the Upper Harz are a particular focus.

DESMEX-MinD builds on the successful predecessor projects DESMEX, DESMEX II and DESMEX-REAL, in which the novel exploration method Semi-Airborne Electromagnetics (sAEM) was developed and tested in various international field sites. This technology combines ground-based current sources with highly sensitive magnetic field sensors developed in the Quantum Systems Research Department at Leibniz IPHT. These sensors are towed through the air using drones or helicopters. This enables efficient, high-resolution mapping of the geophysical properties of subsurface sediments and rocks over large areas and down to depths of up to 1,000 meters. The evaluation software developed at the LIAG Institute for Applied Geophysics generates three-dimensional models of electrical conductivity based on the measured data, providing indications of mineralization in the subsurface.

The geophysical methods research is funded by the Federal Ministry for Research, Technology and Space (BMFTR) with €3.8 million.

New technologies for sustainable resource exploration

A central objective of DESMEX-MinD is to overcome existing barriers to the success of exploration programs. To this end, innovative measurement techniques, data processing strategies and 3D inversion methods are being combined. Particular emphasis is placed on advancing evaluation methodologies, AI-based prediction approaches and integrated interpretation of geophysical, geological and geochemical data, with the aim of improving compatibility with established industrial exploration workflows.

“With DESMEX-MinD, we are advancing our developments from basic research toward practical application,” explains Dr. Pritam Yogeshwar, scientist at the LIAG Institute for Applied Geophysics in Hanover. “Our goal is to enhance the success rates of exploration programs using innovative geophysical methods and to open up sustainable, non-destructive approaches to resource exploration.”

3D model-based analysis planned

The Upper Harz and the Ore Mountains are among the most important historic mining regions in Germany. Their resource-rich and geologically complex subsurface makes them ideal research areas for DESMEX-MinD. In addition to methodological developments, the research team aims to achieve an integrated understanding of mineral systems in both regions. For this purpose, geophysical measurement data will be combined with geological and geochemical information in three-dimensional models. These models provide an important basis for identifying potential ore deposits and planning future exploration activities.

Research for future resource security and knowledge transfer

DESMEX-MinD makes an important contribution to securing the supply of raw materials in Germany and Europe. The complex exploration approach is intended to be transferred from research into continuous industrial practice, enabling not only the exploration of ore deposits but also, for example, the investigation of deep groundwater reservoirs.

First helicopter surveys planned for autumn 2026

The project’s kick-off meeting took place in Münster in spring and marked the official start of the collaboration. Extensive field campaigns and further methodological developments are planned for the coming years. The first helicopter-based surveys are scheduled for autumn 2026.

Text: Greta Clasen, LIAG Institute for Applied Geophysics (LIAG)

Im neuen Verbundprojekt DESMEX-MinD entwickeln Forschende des Leibniz-IPHT gemeinsam mit wissenschaftlichen und Industriepartnern kombinierte Verfahren mit dem Ziel, mineralische Rohstoffe auch in größeren Tiefen präziser zu erfassen. Im Fokus stehen dabei die Bergbauregionen Erzgebirge und Oberharz. 

DESMEX-MinD baut auf den erfolgreichen Vorgängerprojekten DESMEX, DESMEX II und DESMEX-REAL auf, in denen die neue Erkundungsmethode Semi-Airborne-Elektromagnetik (sAEM) entwickelt und in verschiedenen internationalen Testgebieten erprobt wurde. Diese Technologie kombiniert bodengestützte Stromquellen mit hochsensiblen Magnetfeldsensoren, die in der Forschungsabteilung Quantensysteme am Leibniz-IPHT entwickelt wurden. Letztere werden mithilfe von Drohnen oder Hubschraubern durch die Luft geschleppt. Dadurch lassen sich geophysikalische Eigenschaften von Sedimenten und Gesteinen im Untergrund effizient und hochauflösend über große Gebiete und bis in 1000 Meter Tiefe erfassen. Die am LIAG-Institut für Angewandte Geophysik entwickelte Auswertesoftware erstellt auf Basis der gemessenen Daten dreidimensionale Modelle der elektrischen Leitfähigkeit, die Hinweise auf Vererzungen im Untergrund geben können.

Gefördert wird die geophysikalische Methodenforschung vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit 3,8 Millionen Euro.

Neue Technologien für eine nachhaltige Rohstofferkundung

Ein zentrales Ziel von DESMEX-MinD ist es, bestehende Hemmnisse für den Erfolg von Explorationsprogrammen zu überwinden. Dazu werden innovative Messverfahren, Datenverarbeitungsstrategien und 3D-Inversionsmethoden kombiniert. Besonders im Fokus steht dabei die Erforschung von neuen Wegen in der Auswertemethodik, KI-gestützte Prognosen und integrierte Interpretationsansätze von geophysikalischen, geologischen und geochemischen Messergebnissen mit dem Ziel, die Anschlussfähigkeit an etablierte industrielle Explorationsstrategien zu verbessern.

„Mit DESMEX-MinD bringen wir unsere Entwicklungen aus der Grundlagenforschung weiter in Richtung Anwendung“, erklärt Dr. Pritam Yogeshwar, Wissenschaftler am LIAG-Institut für Angewandte Geophysik aus Hannover. „Unser Ziel ist es, mit innovativen geophysikalischen Verfahren die Erfolgschancen von Explorationsprogrammen zu verbessern und damit nachhaltige, zerstörungsfreie Wege der Rohstofferkundung zu eröffnen.“

Auswertungen in 3D-Modellen geplant

Der Oberharz und das Erzgebirge gehören zu den bedeutendsten historischen Bergbauregionen Deutschlands. Ihr rohstoffreicher und geologisch komplexer Untergrund macht sie zu idealen Forschungsregionen für DESMEX-MinD. Neben methodischen Entwicklungen strebt das Forschungsteam ein integriertes Verständnis von Mineralsystemen im Erzgebirge und Oberharz an. Hierzu werden geophysikalische Messdaten mit geologischen und geochemischen Informationen in dreidimensionalen Modellen zusammengeführt. Diese Modelle liefern wichtige Grundlagen für die Identifikation potenzieller Erzvorkommen und die Planung zukünftiger Explorationsmaßnahmen.

Forschung für die Rohstoffsicherheit der Zukunft und Wissenstransfer

DESMEX-MinD leistet einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der Rohstoffversorgung in Deutschland und auch Europa. Das komplexe Erkundungsverfahren soll von der Forschung in die kontinuierliche industrielle Praxis gebracht werden, um neben der Exploration von Erzlagerstätten beispielsweise die Erkundung tiefliegender Grundwasserleiter zu ermöglichen.

Erste Messungen mit Hubschrauber im Herbst 2026

Das Auftakttreffen des Projekts fand im Frühjahr in Münster statt und markierte den offiziellen Start der Zusammenarbeit. In den kommenden Jahren sind umfangreiche Feldkampagnen und methodische Weiterentwicklungen geplant. Die ersten Hubschrauberbefliegungen sind für Herbst dieses Jahres vorgesehen.

 

Text: Greta Clasen, LIAG-Institut für Angewandte Geophysik (LIAG)