innoFSPEC (Innovative faseroptische Spektroskopie und Sensorik) - Potsdam

Das Zentrum für Innovationskompetenz

 

innoFSPEC Potsdam ist ein Gemeinschaftsvorhaben des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) und der Universität Potsdam (UP). innoFSPEC ist als Zentrum für Innovationskompetenz auf dem Forschungsgebiet „Faseroptische Spektroskopie und Sensorik“ tätig. Die Forschungsstrategie von innoFSPEC gründet auf der einzigartigen Kombination von faseroptischer Vielkanalspektroskopie und chemischer Sensorik. Dieser Ansatz vereint die zwei üblicherweise in getrennten Bereichen forschenden Disziplinen Astrophysik und Physikalische Chemie. innoFSPEC ist daher von Grund auf interdisziplinär aufgestellt und setzt so Synergien frei, die im traditionellen Forschungsbetrieb sonst unzugänglich sind.

Die Ziele

Unter dem Motto „from molecules to galaxies“ betreibt innoFSPEC Potsdam interdisziplinäre Photonikforschung. Das Zentrum hat die Vision, weltweit führend in der Entwicklung und Anwendung für Forschung und Technologie im Bereich der faseroptischen Spektroskopie und Sensorik zu werden. innoFSPEC Potsdam vereint die Kompetenzen neuer chemischer Analyseverfahren mit hochleistungsfähiger Multiobjekt-Vielkanalspektroskopie und setzt methodisch auf der stürmischen Entwicklung der Photonik auf.

Neben der Grundlagenforschung selbst betreibt innoFSPEC Potsdam die aktive Förderung von Technologietransfer, Lehre, Netzwerkbildung sowie regionale und internationale Kooperationen mit Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen.

Die thematischen Schwerpunkte

Lichtmanipulation für Spektroskopie und Sensorik

  • Angewandte Analytische Photonik:

Die Gruppe „Angewandte Analytische Photonik“ (AAP) konzentriert sich auf die Entwicklung faser-optischer photonischer Komponenten und ihre Einbindung in Spektroskopie und Sensorik in der Prozessindustrie sowie in ihren verknüpften Forschungsfeldern. AAP zielt dabei auf den Einsatz neuartiger faser-optischer photonischer Analytik zur Charakterisierung von chemischen, physikalischen oder biotechnologischen Prozessen in flüssigen Dispersionen. Unter anderem sollen Multiplexing-Konzepte für die Photonendichtewellen-Spektroskopie entwickelt werden, die in anspruchsvollen, großskaligen industriellen Prozessen zum Einsatz kommen sollen.

  • Astrophotonik:

Die Gruppe “Integrierte Astrophotonik” (IA) umfasst vielschichtige Forschungsaktivitäten bezüglich der Anwendungen der integrierten Optik zur astronomischen Spektroskopie und Spektro-Interferometrie. Die Vorteile der integrierten Optik sind vor allem das Potenzial zur Miniaturisierung und die niedrigen Wartungs- und/oder Prozesskosten. Weiterhin ist es möglich, komplizierte optische Funktionalitäten in einer einzelnen Komponente von wenigen Quadratzentimetern Größe einzubinden. Schwerpunkte der Forschungsgruppe sind Frequenzkämme, IO-Strahlkombinierer für Spektro-Interferometrie sowie adaptive Optik und photonische Laternen.

  • astrOOptics:

Mit dem MetaZIK „astrOOptics“ (AO) als Verbund zwischen den BMBF-Zentren für Innovationskompetenz innoFSPEC in Potsdam und ultra optics in Jena soll ein international konkurrenzfähiges Zentrum für astronomische Instrumentierung entstehen. Ziel von AO ist es, innovative photonische Technologien zur Realisierung von Komponenten (integrierte Spektrographen, faser-basierte OH-Strahlungsfilter) für astronomische Messinstrumente mit höchsten Performanceansprüchen zu verwenden. Der Verbund wird entscheidend dazu beitragen, neue Entwicklungen aus der Photonik in am Markt erfolgreiche Innovationen zu überführen.

  • Innovative Fasersensorik:

Die Gruppe "Innovative Fasersensorik" (InFaSe) untersucht fundamentale Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie, also Absorption, Streuung und Lumineszenz mit speziellem Fokus auf komplexen Materialien wie Emulsionen und Suspensionen mit Strukturen im Nano- bis Mikrometerbereich. Hierzu werden faser-optische Methoden entwickelt, an Modellmaterialien eingesetzt und mit entsprechenden Simulationen verglichen. Ein wichtiges Ziel ist dabei das vertiefte Verständnis der Lichtausbreitung in stark streuenden Materialien und ihre physikalisch-chemische Charakterisierung, etwa in Bezug auf Teilchengrößen.

  • Optische Materialien:

Die Gruppe „Optische Materialien“ (OM) entwickelt Bottom-up-Strategien für die Bereitstellung von innovativen Materialien. Hierfür werden Bausteine, wie z. B. anorganische Nanopartikel oder Polymer-Kolloide, synthetisiert und anschließend mit maßgeschneiderten Ligandenhüllen oder Beschichtungen versehen, um deren Selbstorganisation in hochgeordneten Nanomaterialien zu erreichen. Diese können dann z. B. als sensitive und selektive optische Sensoren eingesetzt werden.

  • Optische Spektroskopie und Chemical Imaging:

Die Gruppe „Optische Spektroskopie und Chemical Imaging“ (OSCI) beschäftigt sich mit der Wechselwirkung von Strahlung (d. h. Photonen oder Elektronen) mit nanoskaliger Materie, wie etwa künstliche DNA-Nanostrukturen oder plasmonisch aktive Gold- und Silbernanopartikel. Zur Analyse werden u. a. die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS), die Rasterkraftmikroskopie (AFM) und die Fluoreszenzspektroskopie verwendet.

  • Vielkanalspektroskopie:

Die Gruppe „Vielkanalspektroskopie“ (VKS) entwickelt innovative Konzepte für hochgradig gemultiplexte fasergekoppelte Hochleistungsspektrographen. Anwendungen von VKS sind in der bildgebenden Spektroskopie sowie der Multiobjektspektroskopie für Astrophysik, Medizin, Lebenswissenschaften und anderen Fachdisziplinen angesiedelt. Im Bereich der Astrophysik wird beispielsweise in Zusammenarbeit mit dem internationalen MOSAIC-Konsortium an einer Phase-A-Studie geforscht. Anwendungen der Vielkanalspektroskopie für interdisziplinäre Forschung in den Lebenswissenschaften und der Medizin befördern unter anderem die Innovationsentwicklung im Bereich der Krebsdiagnostik.

Die Partner

  • Abbe Center of Photonics (ACP), Friedrich-Schiller-Universität, Jena
  • Allianz 3Dsensation, Jena
  • Astrophotonics Instrumentation Consortium (ASPIC)
  • Australian Astronomical Observatory, Canberra, Australien
  • Becker & Hickl GmbH, Berlin
  • Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co., Berlin
  • Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin
  • Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Lyon, Frankreich
  • Centre for Advanced Instrumentation, Durham, UK
  • Chitose Institute of Science and Technology, Chitose, Japan
  • European Southern Observatory, Garching bei München
  • Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. (IFAM), Bremen
  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam-Golm
  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS), Erlangen
  • Industrieverband SPECTARIS, Berlin
  • Instituto Nello Carrara, Florenz (Italien)
  • Kompetenznetzwerk OpTecBB, Berlin
  • Landessternwarte Heidelberg
  • Leibniz-Applikationslabore
  • Leibniz-Forschungsverbund "Gesundheitstechnologien", Jena
  • Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB), Potsdam-Bornim
  • Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS), Dortmund
  • Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), Potsdam
  • Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), Berlin
  • Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT), Jena
  • Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP), Greifswald
  • Macquarie University, Sidney, Australien
  • Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Heidelberg
  • MOSAIC Konsortium, GEPI Paris
  • OBERON GmbH Fiber Technologies, Wildau
  • Schölly Fiberoptik GmbH, Denzlingen
  • Sydney University, Australien
  • Teledyne Image Sensors Inc., USA
  • Università degli Studi di Milano, Italien
  • Universität Hamburg
  • University of Bath, UK
  • University of Cambridge, UK
  • University of Texas, US
  • Universität Potsdam, Physikalische Chemie
  • Universitätsklinikum Freiburg
  • Universität zu Köln

Kontakt

Prof. Dr. Martin Roth
innoFSPEC Potsdam
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
An der Sternwarte 16
14482 Potsdam  
Tel.: 0331 7499-313  
Fax: 0331-7499-436  
E-Mail: mmroth[at]aip.de  
www.innofspec.de


Berichterstattung aus dem "Blickpunkt" finden Sie hier.

Ein Porträt über Dr. Oliver Reich aus dem ZIK innoFSPEC lesen Sie hier.