Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Feldes aus durch Zwei-Photonen-Polymerisation hergestellten Splitringresonatoren als Metamaterial im fernen IR. Die Polymerstruktur wurde nach der Herstellung selektiv metallisiert, um elektrisch leitende Strukturen auf einem nichtleitenden Substrat zu erhalten. In Zusammenarbeit mit IESL FORTH (Institute of Electronic Strukture and Laser, Foundation for Research and Technology, Hellas; Bild nachkoloriert)

Ein Polymerwellenleiter (Teiler) für Oberflächenplasmonen auf einer Goldfläche. Die mikroskopische Aufnahme zeigt sowohl den Wellenleiter selbst mit einer Breite von 700 nm, als auch das Plasmon in dem Wellenleiter.

Ein durch Laserablation hergestelltes mikrofluidisches Element in einem Polymersubstrat. In der 1,6 mm breiten und einige Mikrometer tiefen Kammer können per Fluoreszenzdetektion verschiedene Stoffe nachgewiesen werden.

Arbeitsschwerpunkte

• Photonik/Plasmonik: Miniaturisierung optischer Komponenten für Anwendungen im IT-Bereich und in der Sensorik
• Metamaterialien: Studium der grundlegenden Eigenschaften von nanostrukturierten Materialien und Nanopartikeln
• Mikromechanik/Mikrofluidik: Herstellung dreidimensionaler Strukturen zum Transport von Flüssigkeiten mittels Zwei-Photonen-Polymerisation
• Mikrooptische Elemente: Untersuchung und Herstellung von Mikrolinsen, integrierten mikrooptischen Systemen und mikrofluidischen Lasern

In der Gruppe „Nanophotonik“ werden laserbasierte Methoden zur Herstellung von zwei- und dreidimensionalen Mikro- und Nanostrukturen untersucht. Die angewandten nichtlinearen lithographischen Prozesse erzeugen winzige Strukturdetails bis zu 100 nm Dabei entstehen eine Reihe neuartiger optischer Eigenschaften, und interessante Anwendungsperspektiven für mikromechanische und mikrofluidische Komponenten.

Aktuelle wissenschaftliche Arbeiten und Projekte

Die Erforschung der laserbasierten Herstellung und Untersuchung optischer und mechanischer/mikrofluidischer Eigenschaften von Mikro- und Nanostrukturen bildet die Grundlage der in 2010 neu begonnenen Projekte.

Mechanische Eigenschaften dreidimensionaler Strukturen stehen im Fokus des DFG Projektes “Entwicklung und Herstellung Mikro-Opto-Elektro-Mechanischer Systeme (MOEMS)”, welches bereits 2007 begonnen wurde und in diesem Jahr fortgesetzt wird.

Speziell die optischen Eigenschaften von Polymeren und ihre Anwendungen im Bereich der nichtlinearen Optik und Lasertechnik bilden die Basis des VW Projektes “Nanostrukturierte Polymere für Anwendungen in der Optik“. Im europäischen Projekt „IntraocularMicrolens – Novel Artificial Intraocular Microlens” liegt ein besonderes Augenmerk auf der Herstellung und Charakterisierung komplexer mikrooptischer Elemente für medizinische Anwendungen. Aufgabe der Gruppe ist hierbei die Realisierung von Intraokularlinsen mittels Zwei-Photonen-Polymerisation.

Das Ziel des europäischen Projektes “TopBio - TwO Photon absorbers for BIOmedical applications” ist die Weiterentwicklung geeigneter Polymermaterialien speziell für biomedizinische Anwendungen, die sich optimal durch nichtlineare lithographische Prozesse strukturieren lassen.

Bei verschiedenen in diesem Jahr fortgeführten Projekten stehen ebenfalls medizinische Anwendungen mikro- und nanostrukturierter Materie im Blickpunkt: So werden insbesondere in dem DFG-geförderten SFB Transregio 37 “Mikro- and Nano-systems in Medicine”, aber auch in dem europäischen Projekt „MicroFluid - micro-Fabrication of polymeric Lab-ona-chip by Ultrafast lasers with Integrated optical Detection” Herstellungsprozesse mikrofluidischer Komponenten untersucht, die ihren Einsatz in der biomedizinischen Sensorik finden sollen.

Die Wechselwirkung von Licht mit nanostrukturierten Materialien und lasergenerierten Nanopartikeln sowie die Entwicklung und Charakterisierung nanophotonischer und plasmonischer Komponenten sind Forschungsschwerpunkte in zwei weiteren Projekten: Im DFG-Projekt „SPP 1391 Ultrafast Nanooptics“ und in der Forschergruppe „Nanophotonics“ des Exzellenzclusters „QUEST - The Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research“ stehen das Studium grundlegender Eigenschaften von Oberflächenplasmonen und ihre Anwendungen im Bereich der Informationstechnologie bzw. Sensorik im Vordergrund. Beide Vorhaben führen die Arbeit des bereits beendeten europäischen Projekts „PLASMOCOM - Polymer-based nanoplasmonic components” fort.

Die außergewöhnliche Gruppe der Metamaterialien ist ebenfalls Teil der Untersuchungen im Rahmen des Exzellenzclusters QUEST. Unter Einsatz nichtlinearer Laserlithographie werden Nano- und Mikrostrukturen aus metallisiertem Polymer oder aus exakt sphärischen, streng monodispersen Nanopartikeln hergestellt, deren Brechungsindex auch negative Werte annehmen kann.