Oberflächenplasmon-Polariton basierte monolithisch integrierbare THz-Sensoren für Lab-on-Microchip Anwendungen

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Markus Böhm (†); Professor Dr.-Ing. Peter Haring Bolívar
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 42533743

Elektromagnetische Strahlung im Terahertz Frequenzbereich (300 GHz – 10 THz) hat ein hohes Potenzial für die chemische und biochemische Sensorik gezeigt. Dennoch ist eine Integration von THz-Analyseverfahren für nano- und mikrochemische Applikationen bisher kaum möglich. Probleme bereitet dabei die durch die verhältnismäßig große Wellenlänge der Strahlung bedingte geringe Integrationsfähigkeit von konventionellen Sensor- und Analyseverfahren. Darüber hinaus schränkt die hohe Absorption von THz-Strahlung durch Wasser den Anwendungsbereich traditioneller Sensorkonzepte etwa für Lab-on-Microchip Applikationen stark ein. In diesem Kontext sollen in diesem Teilprojekt neuartige THz-Sensorkonzepte für die Anwendung in mikrofluidischer Umgebung erforscht werden. Es sollen dabei auf Oberflächenplasmon-Polariton basierende („SPP“ von surface plasmon polaritons) Sensorkonzepte im THz-Frequenzbereich entwickelt werden. SPPs und das damit verbundene Gebiet der Plasmonik zeichnen sich durch eine extrem hohe Konzentration elektromagnetischer Wellen jenseits des Beugungslimits aus. Bei optischen Frequenzen werden daher SPPs auf breiter Basis für nanoskalige Sensoren und für optische Nahfeldsysteme intensiv erforscht und eingesetzt. Bei längeren Wellenlängen finden jedoch solche Konzepte bisher kaum Beachtung. In diesem Projekt soll aufbauend auf intensive Vorarbeiten das Gebiet der Plasmonik mit dem der THz-Technologie kombiniert werden, um neuartige miniaturisierte Sensorkonzepte zu realisieren, die in Lab-on-Microchips eingesetzt werden können. SPP basierte THz-Sensoren sollen aufgebaut werden und an ausgesuchten biomolekularen Modellsystemen (DNA, Proteinen) demonstriert und charakterisiert werden. Diese Aktivität soll in engem Austausch mit der DFG Forschergruppe Cµ (FOR 516) in Siegen durchgeführt werden, um auf dessen Expertise im Bereich Lab-on-Mikrochip Entwicklungen aufbauen zu können und um zukünftig neue THz-Sensorentwicklungen für aktuelle Fragestellungen der Forschergruppe bereitstellen zu können.

• DFG Programme: Research Grants