EN
Logo Leibniz IPHT
EN

Oberflächenverstärkte Schwingungsspektroskopie

Wissenschaftliches Profil

Die Aktivitäten der Arbeitsgruppe umfassen die Erforschung von optischen Effekten zur Erhöhung der Signalintensität in der Schwingungsspektroskopie um mehrere Größenordnungen. Diese Erhöhung beruht auf der Verstärkung der elektrischen Feldintensität in der Umgebung von photonischen und plasmonischen Nanostrukturen. Ziel ist es auf Basis des fundamentalen Verständnisses dieser Signalverstärkung entsprechende Strukturen zu designen, zu untersuchen und in die Anwendung zu bringen. Eine Anwendung setzt meist eine Oberflächenfunktionalisierung voraus, deren Präparation durch die entsprechenden spektroskopischen Methoden perspektivisch in-situuntersucht werden kann um sie reproduzierbar zu gestalten und Qualitätskontrollen durchführen zu können. Die konkreten Anwendungsfelder liegen in spektroskopischen Fragestellungen aus dem Bereich der Umwelt- und Lebensmittelanalytik sowie aus dem medizinischen Sektor wie beispielsweise die Überwachung von Medikamentenspiegeln und der Nachweis von Erregern. 

Abb. 1: Illustration der LOC-SERS-basierten Detektion des Antibiotikums Levofloxacin in humanen Urin.
Abb. 2: Interferenzverstärktes IR-Signal einer 2 nm dicken Polyethylenschicht (simuliert)

Forschungsthemen

Verständnis, Entwurf und Design von photonischen und plasmonischen Strukturen einschließlich Funktionalisierung zur Verstärkung von Schwingungsbanden in Spektren und die Anwendung leistungsstarker SERS- und SEIRA-Strukturen für die Biophotonik bilden den Kern der Forschungsthemen der Arbeitsgruppe.

  • Lab-on-Chip-SERS: SERS-Spektroskopie in mikrofluidischer Umgebung zur Generierung reproduzierbarer Messbedingungen in wässrigen Medien
  • Erforschung photonischer und plasmonischer Strukturen für den Einsatz als SERS - bzw. SEIRA-Substrat
  • Chirale Substrate zur oberflächenverstärkten Enantiomeren-Identifikation
  • Oberflächenfunktionalisierung photonischer und plasmonischer Strukturen
  • Untersuchung niedermolekularer Substanzen in geringen Konzentrationen in komplexen Matrices wie Körperflüssigkeiten
  • Nahtloses Verständnis der spektralen Intensitäten in Infrarotspektren

Anwendungsbereiche

Identifikation und quantitativer Nachweis von niedermolekularen Substanzen bis hin zu Pathogenen in der biomedizinischen und Umwelt-Analytik.

  • Quantitativer Nachweis niedermolekularer Substanzen (z.B. Medikamente, Metabolite) in Körperflüssigkeiten unter Verwendung leistungsstarker SERS-aktiver Strukturen
  • Schneller Nachweis von pathogenen Erregern
  • Vereinfachte und sensitivere Identifikation von Enantiomeren
  • Quantitativer und qualitativer Nachweis von verbotenen (z.B. krebserregende oder allergieauslösende Farbstoffe) und erlaubten (z.B. Vitamine, Carotinoide) Lebensmittelzusätzen und -Inhaltsstoffen
  • SERS-basierte Detektionsverfahren in klinischer Umgebung und unter Verwendung von ressourcenschonenden SERS-Strukturen für Einsatzgebiete mit geringer Labor/Reinraum-Infrastruktur
Logo Leibniz-Gemeinschaft