Angewandte Lasersensorik - Potsdam (2006-2011)

Das InnoProfile-Vorhaben

Die Arbeitsgruppe „Angewandte Lasersensorik“ ist im Interdisziplinären Zentrum für Photonik der Universität Potsdam angesiedelt und umfasst momentan neben der Gruppenleitung  zwei Postdoktoranden, drei Doktoranden sowie zwei Techniker.

Im Rahmen der Initiative sollen moderne Verfahren der Lasermesstechnik entwickelt, umgesetzt und erweitert werden. Neben dieser anwendungsorientierten Forschung wird sich die Arbeitsgruppe auch mit Grundlagenforschung zur Entwicklung neuartiger Messkonzepte befassen.

Die Ziele

Ziel des Vorhabens ist die Einführung, Optimierung und Etablierung innovativer lasersensorischer Methoden und Techniken sowie deren Anwendung in Chemie, Lebens- und Umweltwissenschaften. Grundlage sind die mit der rasanten wissenschaftlich-technologischen Entwicklung einhergehenden Fortschritte in allen Bereichen der Photonik, besonders der Lasersensorik.

In enger Kooperation mit der regionalen Wirtschaft ist die zentrale Aufgabe des Vorhabens die Realisierung, Bereitstellung und Applikation einer Technologieplattform für Angewandte Lasersensorik. Mit dieser Technologieplattform sollen interdisziplinäre und intersektorielle Fragestellungen und Anwendungen erstmals umfassend zugänglich gemacht werden. Sie bildet die Grundlage für die Entwicklung von modernen, leistungsstarken optischen Messsystemen mit enormem Anwendungspotenzial, welches aus der Kombination von einzigartigen Lasereigenschaften mit innovativen Detektionsverfahren resultiert.

Die thematischen Schwerpunkte

Die Projekte innerhalb der Initiative lassen sich in die drei Bereiche Chemische Analytik, Lebenswissenschaften und Diodenlaserspektroskopie gliedern.

Chemische Analytik
In diesem Themenkomplex werden neue Aspekte und Entwicklungen im Bereich der Anwendung kurzer Laserpulse für die Untersuchung von umwelt- und lebenswissenschaftlichen Fragestellungen erarbeitet. Als wesentliche Aspekte sind dabei die Integration von neuen, leistungsfähigen Festkörperlasern, die Untersuchung von Sensibilisatoren und Additiven sowie die Kombination verschiedener Nachweismethoden zu nennen. Das Ziel der Arbeiten ist es, durch Optimierung und Integration neue Anwendungsgebiete für laserinduzierte Fluoreszenzspektroskopie (LIF), Plasmaspektroskopie (LIPS), Ionenmobilitätsspektroskopie (LIMS) und zeitaufgelöste optische Reflektometrie (Optical time-domain relectometry, OTDR)
zu öffnen.

Lebenwissenschaften
Mittels verbesserten hoch orts- und zeitauflösenden optischen Methoden werden medizinisch und biologisch relevante Vorgänge, z.B. Antigen-Antikörper-Interaktionen, untersucht. Dabei sind speziell homogene Fluoreszenz-Immuno-Assays von Interesse. Für deren Untersuchung wird eine vielseitige, flexible Methodik zur Verfügung gestellt, die es erlaubt, sowohl anregungsseitig (z.B. Wellenlängenvariation) als auch detektionsseitig (z.B. über bildgebende Verfahren) eine Vielzahl verschiedener Assays zu charakterisieren.

Insbesondere die Möglichkeit der Beobachtung einzelner Moleküle hat in den vergangenen Jahren zu einem rasanten Fortschritt im Verständnis von elementaren biochemischen Prozessen geführt. Auch in den kommenden Jahren ist zu erwarten, dass sich durch die konsequente Weiterentwicklung die Einzelmolekülspektroskopie als ein Eckpfeiler in der Erforschung der Wirkungsweise von Proteinen weiter etablieren kann.
 
Diodenlaserspektroskopie
Eine neuere Anwendung von Diodenlasern stellt die Photonendichtewellenspektroskopie dar. Die optische Charakterisierung von Dispersionen und Emulsionen (z.B. Aufbereitung und Herstellung von Lebensmitteln wie Milch, Ketchup, Senf; Produktion von Dispersionsfarben, Lacken, Sonnenschutzmittel und PU-Schäumen) ist technisch von hoher Bedeutung. Durch die abstands- und modulationsfrequenzabhängige Messung von Photonendichtewellen kann die Messung in hochkonzentrierten Lösungen erfolgen, was mit konventionellen Methoden nicht zu leisten ist.

Eine weitere Anwendung von Diodenlasern besteht in der Isotopenselektiven Gasspektroskopie. Die Signatur der Stabilisotopenverteilung kann in medizin- und umweltrelevanten Fragestellungen wichtige Hinweise geben. So können zum Beispiel die Ursache beziehungsweise die potentielle Gefahr einer Erkrankung (z.B. Magengeschwüre) oder die Art und Lage einer Emissionsquelle ermittelt werden. Ebenso kann die Stabilisotopenverteilung als eine Art Fingerabdruck für die Rückverfolgbarkeit von Produkten (z.B. Lebensmitteln) dienen.

Partner

  • Adlares GmbH (Teltow) 
  • IGV GmbH (Rehbrücke)
  • in.vent Diagnostica GmbH (Hennigsdorf)
  • LTB Lasertechnik in Berlin GmbH (Berlin-Adlershof)
  • PicoQuant GmbH (Berlin-Adlershof)
  • Optimare GmbH (Wilhelmshaven/Potsdam-Golm)
  • Krüss GmbH (Potsdam-Golm)
  • PotsdamPhotonics (Potsdam-Golm)
  • Spectra-Physics GmbH (Stahnsdorf)
  • Brahms AG (Hennigsdorf)

Kontakt

Nachwuchsgruppenleiter
Dr. Carsten Dosche
Universität Potsdam, Institut für Chemie
Karl-Liebknecht-Straße 24-25
14476 Potsdam-Golm
Tel.: 0331 977-5255
Fax: 0331 977-5058
E-Mail: dosche[at]chem.uni-potsdam.de
www.chem.uni-potsdam.de/pc/hp_als/

Koordinator
Prof. Dr. Hans-Gerd Löhmannsröben
Universität Potsdam, Institut für Chemie
Karl-Liebknecht-Straße 24-25
14476 Potsdam-Golm
Tel.: 0331 977-5222
Fax: 0331 977-5058
E-Mail: loeh[at]chem.uni-potsdam.de

 

Die InnoProfile-Initiative entwickelt ihr regionales Innovationsprofil mit der InnoProfile-Transfer-Nachwuchsgruppe ALS ComBi weiter.