Mikrokanalplatten hergestellt im drei-dimensionalen Nanodruckverfahren als Detektoren in der Massenspektrometrie von Proteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Robert H. Blick; Dr. Robert Zierold
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Biophysik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469222030

Eine der technischen Meisterleistungen des 20. Jahrhunderts ist die sog. Mikrokanalplatte (typischerweise als MCP abgekürzt), ein Photon- und Teilchendetektor, der 1957 von den russischen Physikern Khlebnikov und Melamid erfunden wurde (Khlebnikov & Melamid, 1957). Aufgrund des immensen Verstärkungsfaktors von 106 bis 107, fanden diese MCPs schnell Eingang in eine Vielzahl von Anwendungen. Hierzu gehören Detektoren für sehr kleine Signalpegel, wie man sie in der Astronomie und der Elektronenmikroskopie benötigt, aber auch als Feldemitter für Nachtsichtgeräte, in der Massenspektrometrie und in jeder Anwendung bei welcher man extreme Verstärkungsfaktoren mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung benötigt. Während über die letzten 60 Jahre eine Unmenge an verschiedenen MCP-Konfigurationen beschrieben und patentiert wurde, fußten doch alle diese Konzepte auf demselben Ansatz. Dies wird sich nun ändern mit der Verwendung des 3D-Nanodrucks zur Herstellung von MCP, wie wir es in unserem Antrag vorschlagen. Damit wird es möglich sein neuartige MCPs herzustellen mit ganz neuen Abbildungseigenschaften und weiter erhöhten Verstärkungsfaktoren. Das wesentliche Argument für den Aufbau von 3D-nanogedruckten MCPs (3DN-MCPs) ist die Flexibilität in der Herstellung neuer Konfigurationen, die es uns gestatten wird die Verstärkungsfaktoren auf die jeweilige Teilchenart und damit das Anwendungsgebiet exakt anzupassen. Daher gehen wir auch davon aus, dass wir sowohl für den Nachweis von Strahlung als auch von Teilchen (d.h. Elektronen, Neutronen und Proteinen) und damit besonders für die Massenspektrometrie von großen Proteinen geeignet ist. Daher können wir auch davon ausgehen, dass der 3DN-MCP sich extrem gut eignen wird um Viren und Virenfragmente (sog. Capside) nachzuweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen