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Arbeitsgruppe Faserspektroskopische Sensorik

Wissenschaftliches Profil

Der Fokus der Arbeitsgruppe „Faserspektroskopische Sensorik“ liegt auf der Erforschung miniaturisierter, faser- und cavity-basierter Raman-spektroskopischer Sensoren und deren Anwendung in interdisziplinären Fragestellungen aus den Bereichen der Umweltwissenschaften, Pharmazie und Biomedizin.
Hierbei nutzen wir die hohe chemische Selektivität der Raman-Spektroskopie zum gezielten Nachweis und der Quantifizierung von biogenen Gasen, Wirkstoffen und Biomolekülen in komplexen Proben aus. Mittels der Erforschung innovativer mikrostrukturierter optischer Hohlfasern und optischer Resonatoren erreichen wir zusätzlich enorme Signalverstärkungen. Somit können wir einen selektiven und sensitiven Nachweis niedriger Analyt-Konzentrationen in minimalen Probenvolumina Vorort erzielen.
Die Erforschung der maßgeschneiderten optischen Sensorprinzipien steht hierbei eng im Einklang mit dem interdisziplinären Einsatz in vielfältigen Anwendungen aus den Umweltwissenschaften und Lebenswissenschaften. Diese Forschungsarbeiten erfolgen in enger Kooperationen mit interdisziplinären Partnern, bspw. aus dem Sonderforschungsbereich AquaDiva, der IMPRS-gBGC und dem Universitätsklinikum Jena.

Forschungsthemen

  • Faserbasierte Raman-Spektroskopie (FERS)
  • Erforschung neuartiger Hohlkernfasern für den UV-Bereich
  • Resonator-verstärkte Raman-Spektroskopie (CERS)
  • Raman-Gassensorik
  • Faserarray-basierte Raman-Bildgebung

Adressierte interdisziplinäre Anwendungsfelder

Umweltwissenschaften

  • Charakterisierung von Stoffwechselprozessen von Pflanzen unter klimarelevanten Umweltveränderungen, bspw. das Trockenstressverhalten verschiedener Bäume
  • Analyse mikrobieller Gasumsetzungen in Mesokosmen sowie von Tiefenprofilen von Gasen Vorort im Bohrlöchern
  • Aufklärung von Stoffkreisläufen (bspw. Stickstoffkreislauf - Denitrifizierung, Stickstoff-Fixierung)
  • Untersuchung des Abbaus von Schadstoffen im Boden

Medizinische Atemgasanalyse

  • Analyse gasförmiger und volatiler Biomarker im Atemgas für eine frühzeitige, nichtinvasive medizinische Diagnostik

Pharmazeutische Analytik

  • Hochsensitive und selektive Analyse von Wirkstoffen in fluidischen Systemen (bspw. Körperflüssigkeiten)
  • Untersuchung von molekularen Interaktionen von Wirkstoffen mit biologischen Zielstrukturen mit dem Schwerpunkt der Antimalaria-Wirkstoffe


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