Aufgerollte metallisch/dielektrische Hybridstrukturen als integrierte on-chip Resonatorstrukturen für multifunktionale optische markierungsfreie Detektion

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver G. Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299334439

Die optische markierungsfreie Detektion stellt ein mächtiges Analysewerkzeug für die Biochemie dar, das durch eine Implementation als integrierte on-chip Ausführung noch deutlich verbessert werden kann. Vor kurzem wurde die Eignung von hybriden photonisch-plasmonischen Strukturen zur optischen markierungsfreien Detektion festgestellt. Dabei wurden klar bessere Eigenschaften gegenüber vorher genutzten rein optisch oder rein plasmonisch aktiven Strukturen nachgewiesen.In unserer Arbeitsgruppe werden aktuell dielektrisch/metallische Hybridstrukturen untersucht, die durch die Methode der aufgerollten Nanotechnologie hergestellt werden. Dabei wurde ein neuer Typ von photonisch-plasmonischen Hybridmoden entdeckt, bei denen photonische und plasmonische Komponenten des Lichts den Umfang einer aufgerollten röhrenförmigen Struktur umlaufen und miteinander koppeln. Durch die Methode der aufgerollten Nanotechnologie können die photonisch-plasmonischen Hybridmoden flexibel optimiert werden, in dem zum Beispiel der metallische Anteil in der Röhrchenwand variiert wird. Des Weiteren besteht ein großer Vorteil unserer Methode in der Möglichkeit optisch-plasmonische Strukturen auf einem Chip monolithisch zu integrieren.Basierend auf diesen Beobachtungen ist das Ziel des hier beantragten Projekts aufgerollte photonisch-plasmonische Hybridstrukturen detailliert zu untersuchen und zu optimieren. Dazu sollen zunächst die physikalischen Mechanismen, die für das Entstehen der hybriden optischen Moden verantwortlich sind, untersucht und verstanden werden. Anschließend wird ein aufgerollter hybrider Ringresonator entworfen, hergestellt, optimiert und für markierungsfreie Detektionsexperimente genutzt. Am Ende des Projekts planen wir, eine hochsensitive optofluidische Detektion in einem integrierten on-chip System zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen