Nanobiophotonik Apl. Prof. Dr. Wolfgang Fritzsche Die Arbeitsgruppe ist am Leibniz-Institut für Photonische Technologien Leibniz-IPHT angesiedelt. Forschungsschwerpunkte Molekulare Plasmonik: Erschließung des Potentials plasmonischer Effekte an molekularen und chemisch-synthetisierten metallischen Hybrid-Nanostrukturen für die Biophotonik, von grundlagenwissenschaftlichen Untersuchungen bis zur Entwicklung von bioanalytischen und Lab-on-a-Chip-Systemen Lokalisierte Oberflächenplasmonen-Resonanzen (LSPR)-basierte Sensorik an metallischen Nanopartikeln Aktive Plasmonik: plasmonische Nanoantennen für (Bio)Materialbearbeitung und plasmonische Katalyse Biopartikelanalyse, Zellsortierung und digitale Tröpfchenuntersuchungen Im Fokus der Forschungsarbeiten steht die Erschließung des Potentials optischer Effekte an plasmonischen Nanostrukturen. Diese nanoskaligen Edelmetall-Strukturen zeigen bei einfallender elektromagnetischer Strahlung eine starke Resonanzbande, induziert durch die kollektive Schwingung der freien Leitungselektronen. Die Lage dieser Resonanz (lokalisierte OberflächenplasmonenResonanz, LSPR) ist stark abhängig von Material, Größe und Form der Nanostrukturen. Das Design und die Synthese von Metall-Nanopartikeln und Nanostrukturen mit definierten optischen Eigenschaften in Kombination mit (bio)molekularen Molekulare Plasmonik — Biophotonik mit plasmonischer Nanopartikeln Komponenten (z.B. DNA) bildet eine wichtige technologische Basis der sogenannten Molekularen Plasmonik, die den Schwerpunkt der AG Nanobiophotonik darstellt. Die erzeugten funktionalen Nanostrukturen erlauben einerseits Anwendungen als optische Marker und Sensoren. Bei der LSPRSensorik fungieren plasmonische Nanostrukturen als optische Signalwandler. Solche passiven plasmonischen Nanostrukturen erlauben Anwendungen in medizinischer Diagnostik, Lebensmittel- und Wasseranalyse, sowie umwelttechnologischen Fragestellungen. Aktive Nanostrukturen können dagegen als optische Antennen eingetragene Energie umwandeln, dieser Effekt wird für gezielte Manipulation von Biomolekülen sowie für Applikationen in Katalyse sowie Materialbearbeitung eingesetzt. [1] Podlesnaia, E., Csáki, A., Fritzsche, W. (2021): Time Optimization of Seed-Mediated Gold Nanotriangle Synthesis Based on Kinetic Studies, Nanomaterials. 11, 1049. DOI: 10.3390/nano11041049. [2} Kastner, S., Pritzke, P., Csáki, A., Fritzsche, W. (2022): The effect of layer thickness and immobilization chemistry on the detection of CRP in LSPR assays. Scientific Reports 2022, 12, 836, DOI: 10.1038/ s41598-022-04824-9. [3] Stolle, H.L.K.S., Kluitmann, J.J., Csáki, A., Köhler, J.M., Fritzsche, W. (2021): Shape-Dependent Catalytic Activity of Gold and Bimetallic Nanoparticles in the Reduction of Methylene Blue by Sodium Borohydride. Catalysts 11, 1442, DOI: 10.3390/catal11121442. Abb. 1. 1) Plasmonische Nanopartikel verschiedener Materialzusammensetzung, Größe und Form. 2) REM und TEM-Aufnahmen der Nanopartikel. 96 — FORSCHUNG
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