Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS)-ausgestattetes Konfokalmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503863443

Beantragt wird ein Gerät zur Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) und konfokalen Mikroskopie. Ziel ist die Untersuchung von Strömungs- und Transportprozessen in der Nähe von Oberflächen und Grenzflächen. Ober- und Grenzflächen können durch geometrische oder chemische Strukturierung auf der Mikro- und Nanometerebene so gestaltet werden, dass sie bestimmte Funktionen erfüllen, z.B. ein verminderter Reibungswiderstand oder ein verbessertes oder vermindertes Benetzungsverhalten. Solche Eigenschaften bestimmen entscheidend die Effizienz von Strömungsprozessen oder verfahrenstechnischen Prozessen. Um die physikalischen Mechanismen solcher Prozesse untersuchen zu können und damit letztendlich gezielt Oberflächen entwickeln zu können, ist eine Messtechnik notwendig, welche die Strömung über die Oberfläche auf derselben Größenskala auflösen kann wie die Strukturierung der Oberfläche selbst, d.h. im Mikro- und sub-Mikrometer-Bereich. Dies beinhaltet auch die Notwendigkeit in diesem Größenbereich nahe zu einer strukturierten Ober- oder Grenzfläche zu messen. Beide Kriterien sind entscheidende Punkte, die von FCS erfüllt werden. Im Gegensatz dazu sind partikelbasierte Methoden beispielsweise aufgrund der Partikelgröße begrenzt, welche noch optisch zugänglich sein muss, die Partikel sind in der Größenordnung der Oberflächenstrukturen und können Strömung möglicherweise beeinflussen, etc. Da FCS immer auf einem Konfokalmikroskop aufbaut, ist mit einem solchen Gerät auch die Fähigkeit der mikroskopischen Bildaufnahme gegeben. Diese wird ebenfalls zur Untersuchung von Oberflächen benötigt, speziell um Benetzungs- und Phasenwechselprozesse an funktionalen Oberflächen sichtbar zu machen. Das Gerät soll zum einen als Basis dienen, um eine Forschungsgruppe aufzubauen, welche sich mit Strömungs- und Transportprozessen in der Nähe von Oberflächen befasst. Konkret ist dieser Großgeräteantrag verbunden mit einem Antrag auf eine Gruppe im Emmy Noether-Programm „Marangoni propulsion in microscale systems – principle and potential of transferring surface tension gradients into motion“, welche sich mit der Untersuchung von neuartigen wärme- und lichtgetriebenen Strömungen an mikrostrukturierten Oberflächen und ihrer Anwendbarkeit auseinandersetzt. Darüber hinaus sind weitere Gruppen der Verfahrenstechnik involviert, für dessen Arbeiten FCS und konfokales Imaging bestens geeignet sind und langfristig benötigt werden. Eine besondere Rolle spielen bei allen Untersuchungen multiphysikalische Fragestellungen wie temperaturgekoppelte Strömungsprozesse für die Entwicklung effizienter Wärmeübertragertechnologien oder lokale Einflüsse auf Prozesse in Bioreaktoren und deren Optimierung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS)-ausgestattetes Konfokalmikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Clarissa Schönecker