Biogrenzflächen-Ellipsometrie

In diesem Projekt erforscht die Arbeitsgruppe In-Situ-Spektroskopie biofunktionale Grenzflächen und entwickelt infrarotspektroskopische Methoden zur Untersuchung dieser Oberflächen. Die genutzten polarisationsabhängigen Verfahren, wie etwa die IR-Ellipsometrie und  Polarimetrie, sind empfindliche markierungs- und zerstörungsfreie Methoden für die schnelle und ortsaufgelöste Detektion. Die Gruppe setzt ihr methodisches Know-How dabei für die Entwicklung neuer Biosensorkonzepte ein – insbesondere, wenn die Methoden mit brillanten Strahlungsquellen wie Synchrotron oder Lasern kombiniert werden. Wichtige Anwendungen sind zum Beispiel Biochips für die Diagnostik und pharmazeutische Forschung.

In einem Projektschwerpunkt stehen nano- und mikrostrukturierte funktionale Oberflächen und Schichten sowie deren Untersuchung mittels polarisationsabhängiger IR-Mikroskopie im Vordergrund. Bearbeitet werden vor allem Fragestellungen zu Struktur und Wechselwirkungen in organischen Schichten, Hybridschichten und biofunktionalen Oberflächen sowie Wachstumsprozesse auf diesen Oberflächen. Die Entwicklung optischer Modelle und die Erweiterung zur ellipsometrischen Mikroskopie schaffen den Zugang zu neuen Messgrößen und zur quantitativen Analyse. Biologisch relevante Proben sind oft nur in kleinen Probenvolumen von lediglich wenigen Mikrolitern verfügbar, so dass nicht jede multidisziplinäre Analytik für ihre Untersuchung geeignet ist. Für verbesserte Untersuchungen werden monolagenempfindliche Messungen für die IR-mikroskopische Charakterisierung mit Mikroliter- und mikrofluidischen Zellen etabliert.

Aufgrund des hohen technologischen Interesses an neuen Nachweismethoden, Sensoren und funktionalen Templates für biotechnologische Anwendungen gewinnt die Analyse von funktionalen Oberflächen und Filmen zunehmend an Bedeutung. Die Arbeitsgruppe In-Situ-Spektroskopie konzentriert sich daher auf die Weiterentwicklung entsprechender optischer Methoden, um die Bindung sowie den Nachweis von Biomolekülen und spezifischen Adsorptionsmechanismen an hybriden Grenzflächen aufzuklären. Auf diesem Weg werden neue Materialien wie Polymere,  Polymer-Hybride (zum Beispiel Polymerbürsten) und Verstärkungssubstrate für die Nanobiotechnologie und Medizintechnik charakterisiert.