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Photonische Sensorik

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Abteilung „Photonische Sensorik“

Die Abteilung Photonische Sensorik beschäftigt sich mit einer Vielzahl von physikalisch-chemischen, meist lichtbasierten Analyseverfahren in Wissenschaft, Umwelt und Industrie. Durch optische Methoden können Messdaten schnell und probenschonend erfasst werden. Deshalb bilden optische Verfahren schon heute vielfach in Forschungslaboren der Chemie, Medizin, Materialwissenschaft, Ingenieurwissenschaften und der Biotechnologie die Grundlage für analytische Untersuchungen. Eine zentrale Herausforderung sieht die Abteilung somit in der Implementierung optischer Verfahren in industriellen Prozessen und Anwendungen außerhalb von Forschungslaboren.

Zahlreiche Fragestellungen sind so komplex, dass sie nicht auf der Basis eines einzelnen optischen Verfahrens zu beantworten sind. Die Abteilung Photonische Sensorik entwickelt daher Systemlösungen, die aus einer Kombination unterschiedlicher optischer Techniken oder einer Kombination optischer Techniken mit anderen Technologien bestehen. So setzt die Photonische Sensorik auf die Entwicklung neuartiger optischer Messverfahren, überwiegend basierend auf:

Raman-Streuung,
IR-Absorption,
Fluoreszenzemission.
Ergänzend hierzu verfügt die Abteilung über Kompetenz in der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS). Darüber hinaus werden Lösungsansätze von integrierten Systemen erforscht, die folgende Bestandteile umfassen können:

Probenvorbehandlung (Trennung, Anreicherung)
Detektion mittels verschiedener (optischer) Sensoren
Datenverarbeitung (chemometrische Auswertung, Sensordatenfusion).

Damit ist die Abteilung in der Lage, komplexe Verfahren zu steuern oder Systeme zu entwickeln, die verschiedene analytische Verfahren in sich vereinen. Herausforderungen bestehen vor allem in Messgeschwindigkeit, Selektivität und Sensitivität.

Umwelt

Aufgrund des gewachsenen Umweltbewusstseins der Gesellschaft werden neue gesetzliche Vorschriften bezüglich Verwendung und Emission von Schadstoffen und der Vorgabe neuer Grenzwerte erlassen. Diese sind ein Antrieb neue Verfahren für die Vor-Ort-Analytik zu erforschen.

Im Bereich der Gasanalytik wird beispielsweise die Konzentration an CO2 und CO in Abgasen sowie flüchtige organische Verbindungen bei industriellen Herstellungsprozessen untersucht. Die Belastung von Wasser mit Mikroplastiken und Arzneimittelrückständen sowie Böden mit polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) sind weitere Themen.

Nichtdispersive IR-Absorption für Abgasuntersuchung

In Deutschland gab es 2016 etwa 13 Millionen Gasheizkessel, 5,6 Millionen Ölheizkessel und 0,7 Millionen Heizkessel für feste Brennstoffe. Darüber hinaus gab es etwa 11,7 Millionen Kaminöfen oder Kachelöfen, die mit Holz oder Kohle beheizt werden. Die in den dabei ablaufenden Verbrennungsprozessen entstehenden Abgase beeinträchtigen Umwelt, Klima und Gesundheit und unterliegen daher Grenzwerten. Diese sind für kleine und mittlere Feuerungsanlagen in der Bundes-Immissionsschutzverordnung festgelegt.

Zur Kontrolle der Einhaltung werden durch den Schornsteinfeger im Zweijahresturnus Messungen relevanter Parameter wie Kohlenmonoxid (CO) und Sauerstoff (O2) durchgeführt. Hierzu werden elektrochemische Sensoren eingesetzt, welche auf Grund ihrer Bauweise häufigen Wartungsintervallen unterliegen und verschleißen. Zudem kann das Treibhausgas und Hauptverbrennungsprodukt Kohlendioxid (CO2) nicht direkt elektrochemisch detektiert werden. Seine Konzentration wird daher aus den Messgrößen für CO und O2 lediglich berechnet, was eine Fehlerquelle bei der Emissionsbestimmung darstellt.

Ziel unserer Arbeiten gemeinsam mit der Vereta GmbH ist die Entwicklung eines optischen Sensors, der simultan die Konzentrationen von CO und CO2 im Abgasstrom von Verbrennungsanlagen misst. Zur Messung wird die nichtdispersive Infrarotspektroskopie (NDIR) eingesetzt. Durch das Lambert-Beer’sche Gesetz kann die Konzentration der Gase direkt im Abgasstrom bestimmt werden. Die Verwendung des mittleren Infrarotbereiches des elektromagnetischen Spektrums bringt dabei den Vorteil hoher Absorptionsquerschnitte und kleiner spektraler Überlagerung der einzelnen Absorptionsbanden von CO2 und CO.

Die Konstruktion des optischen Aufbaus des Messsystems muss dabei unter den Gesichtspunkten einer kompakten und robusten Bauweise sowie niedriger Kosten vorgenommen werden. Gleichzeitig muss das System hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit erfüllen, was ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis sowie im Falle von CO eine sehr lange Absorptionsstrecke erfordert. Dieser Zielkonflikt ist eine Herausforderung bei der Entwicklung solcher Sensoren.

Schematischer Aufbau. Links ist der auf NDIR-Absorption basierender Sensor gezeigt. Im Mischbehälter wird das zu messende Gasgemisch erzeugt. Inset: Messung für CO mit dem Sensor. Man erkennt eine lineare Kennkurve der Konzentrationsabhängigkeit.

Mikroplastiken in Abwässern

Das Thema Mikroplastikrückstände in Gewässern rückte in den vergangenen Jahren immer weiter in den Fokus der öffentlichen Aufmerksamkeit. Ursache hierfür ist, dass die Belastung von Oberflächengewässern weiter ansteigt und Mikroplastik in immer mehr Organismen der Nahrungskette nachgewiesen wird, die zum Teil auch zum menschlichen Verzehr genutzt werden. Die daraus resultierenden gesundheitlichen Risiken sind noch nicht erforscht. Ebenso wenig sind Methoden zur Anreicherung und Analyse von Mikroplastikpartikeln standardisiert oder für die Vor-Ort-Analytik verfügbar.

Ziel unserer Arbeiten ist die Erforschung und Entwicklung einer praxistauglichen Vor-Ort-Methode zur Bestimmung der Masse an Mikroplastikpartikeln direkt auf Filtern. Eingesetzt werden soll diese Bestimmungsmethode bei der Überwachung des Ablaufes von Kläranlagen.

Das verwendete Raman-Verfahren basiert auf der Abrasterung des Filters mit Hilfe eines Prozessramangerätes. Es werden demnach keine Partikel gezählt, sondern es wird ein Durchschnittsspektrum aller auf dem Filter vorhandenen Partikel und des Filtermaterials generiert. Das Zählen von Einzelpartikeln und deren Raman-spektroskopische Analyse würden den hohen apparativen Aufwand eines Raman-mikroskopischen Messplatzes erfordern, der in der Prozessanalytik nicht praktikabel ist. Da sich das Ramanspektrum des belegten Filters additiv aus den Ramanspektren aller auf dem Filter vorhanden Substanzen sowie dem des Filtermaterials zusammensetzt, ist eine mathematische Separation notwendig. Hierzu wird das mathematisch-statistische Verfahren Partial Least Squares Regression (PLS) getestet. Eine große Herausforderung stellt dabei die Analyse und Kompensation der Effekte, die die Probenmatrix verursacht, dar.

Mikroplastikpartikel wie sie in Kläranlagen zu finden sind.

Ramanspektren von Acrylat-Copolymer (AC), Polyamid 12 (PA12), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS) und Polytetra uorethylen (PTFE).

Laserinduzierte Fluoreszenz für die PAK-Bestimmung

In der letzten Dekade entwickelte unser Team unterschiedliche Varianten an transportablen UV-Laserfluorimetern mit faseroptischen Sensoren für Bereiche wie Umweltanalytik und Prozessmesstechnik.

Als Anregungslichtquelle werden dabei frequenzkonvertierte, diodengepumpte Nd:YAG-Laser mit einer gepulsten Emission bei 266 nm eingesetzt. Diese UV-Wellenlänge eignet sich gut zur Anregung von Monoaromaten, PAK-Molekülen, aber auch Huminstoffen, aromatischen Aminosäuren (z. B. Thyrosin und Tryptophan) und Proteinen.

Mittels eines Lichtwellenleiters aus Quarz wird der Anregungslaserpuls flexibel zum Messort geführt, wo die Fluoreszenzanregung erfolgt. Im faseroptischen Sensorkopf sind weitere Lichtwellenleiter angeordnet die das emittierte Fluoreszenzlicht effizient und, bedingt durch eine spezielle Fasergeometrie, streulicht-minimiert aufnehmen und zur Detektionseinheit leiten.

Bezüglich der Detektionseinheit wurden mehrere Systemvarianten realisiert:

Zeitsequenzielle, lebensdaueraufgelöste Detektion: 
Das Fluoreszenzlicht wird mit einem Polychromator spektral zerlegt und die Spektren zeitversetzt zum Anregungspuls mit einer gegateten, intensivierten CCD-Kamera aufgenommen. Hieraus rekonstruiert die Spektrometersoftware ein Emissions-Abkling-Spektrum.

Wellenlängensequenzielle, lebensdaueraufgelöste Detektion: 
Mit einem Monochromator wird eine Wellenlänge ausgewählt, bei der mittels zeitkorreliertem Einzelphotonenzählen eine zeitlich hoch aufgelöste Fluoreszenzabklingkurve detektiert wird. Aus vielen Abklingkurven wird dann in der Spektrometersoftware ein Emissions-Abkling-Spektrum rekonstruiert.

Integrale Fluoreszenzdetektion: 
Durch Einsatz eines Dioden- oder CCD-Zeilen-Spektrometers lässt sich ein Fluoreszenzemissionsspektrum gewinnen. Dieser Aufbau findet seinen Einsatz bei Anwendungen in denen die Fluoreszenzabklingzeit kürzer als die Apparatefunktion ist.

Die Steuerung aller Systemvarianten erfolgt auf Basis einer selbst entwickelten Spektrometersoftware. Diese ermöglicht auch eine qualitative und quantitative Datenauswertung, die von der einfachen linearen Einkomponentenkorrelation, über Abklingzeitenanalyse bis zur komplexen Multikomponentenanalyse mittels chemometrischer Verfahren reicht.

Für Machbarkeitsuntersuchungen stehen die Laserfluorimeter für Interessenten zur Verfügung.

Probenuntersuchungen mit dem Laser-Fluorimeter. Links: Demineralisiertes Wasser. Rechts: 30 µl Ibuprofen in Vitamin D-Lösung. Man erkennt deutlich die veränderte spektrale Antwort. Diese Methode ermöglicht die Bestimmung von Kontaminanten im Wasser

Weiterführende Informationen

Sprengstoffdetektion

Sprengstoffdetektion

H. Wackerbarth, C. Lenth, S. Funke, L. Gundrum, F.  Rotter, F. Büttner, J. Hagemann, M. Wellhausen, U. Plachetka, C. Moormann, C. Strube, A. Walte:
Surface enhanced vibrational spectroscopy for the detection of explosives, Proc. SPIE, 8896, art. no. 889609, 2013.

H. Wackerbarth, L. Gundrum, C. Salb, K. Christou, W. Viöl:
Challenge of false alarms in nitroaromatic explosive detection—a detection device based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4367-4371, 2010.

H. Wackerbarth, C. Salb, L. Gundrum, M. Niederkrüger, K. Christou, V. Beushausen, W. Viöl:
Detection of explosives based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4362-4366, 2010.

 

Plasmonische Substrate

J. Barnett, U. Plachetka, C. Nowak, H. Wackerbarth:
Highly periodic Au nano-disc arrays for plasmon resonance-controlled SERS structures on fused silica using UV-NIL based double-layer lift-off process, Microelectronic Engineering, 172, 45-48, 2017.

S. Funke, H. Wackerbarth:
The role of the dielectric environment in surface enhanced Raman scattering on the detection of a 4-Nitrothiophenol monolayer, J. Raman Spectrosc., 44 (7), 1010-1013 2013.

K. Christou, I. Knorr, J. Ihlemann, H. Wackerbarth, V. Beushausen:
Fabrication and Characterization of Homogeneous SERS-Substrates by Single Pulse UV-Laser Treatment of Gold and Silver Films, Langmuir, 26 (23), 18564-18569, 2010.

Laserinduzierte Fluoreszenz für die PAK-Bestimmung

F. Lewitzka, M. Niederkrüger, G. Marowsky:
„Application of Two-Dimensional LIF for the Analysis of Aromatic Molecules in water”, in P. Hering, J.P. Lay, S. Strey (Editors): „Laser in Environmental and Life Sciences”, 141-161, Springer Verlag, Berlin, 2003.

P. Karlitschek, F. Lewitzka, U. Bünting, M. Niederkrüger, G. Marowsky:
„Detection of aromatic pollutants in the environment using UV-laser-induced fluorescence“, Appl. Phys. B 67, 497-504, 1998.

Förderung:

DBU-Förderung „Entwicklung eines Laserfluorimeters zum Nachweis von organischen Schadstoffen in Wasser“ (1994-1996, Förderkennzeichen 01989)

BMBF-Förderprogramm Mikrosystemtechnik „BTXE und PAK Sensor“ (1996-1999, Förderkennzeichen 16SV558/0)

BMBF-Förderprogramm Mikrosystemtechnik „BTXE und PAK Sensor II“ (1999-2003, Förderkennzeichen 16SV1112/5)

Energie

Mit der Erforschung von Energiekonversionsprozessen wird sich am Institut für Nanophotonik seit seiner Gründung befasst. Bildgebende Verfahren wie die laserinduzierte Fluoreszenz werden für die Gemischanalyse von Kraftstoffen im Brennraum von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Intensiv wurde ein Zündkerzensensor auf der Basis von nichtdispersiver IR Absorption erforscht und entwickelt, mit dem die Konzentration an flüssigen und gasförmigen Kraftstoff am Ort der Zündkerze bestimmt werden kann.

Neben Antriebssystemen, die auf fossilen Kraftstoffen basieren, beschäftigt sich die Abteilung auch mit der Erforschung von Li-Ionen-Batterien auf der Basis von optischen Technologien.

Zündkerzensensor

Die aktuelle EU-Verordnung zur Reduktion des CO2-Ausstoßes besagt, dass die durchschnittliche Emission von Neuwagen bis 2021 auf 95 g/km gesenkt werden muss. Die Verwendung von Erdgas (CNG, engl.: Compressed Natural Gas) als Treibstoff ist eine der Möglichkeiten, eine deutliche Reduktion der CO2-Emissionen zu erreichen.

Die Entwicklung effizienter und emissionsarmer CNG-Motoren ist eine neue Herausforderung, da sich die physikalischen Eigenschaften von Gas deutlich von Otto-Kraftstoffen unterscheiden. Dies wirkt sich direkt auf Gemischbildungs- und Verbrennungsprozesse im Motor aus. Daher wird dringend eine Messtechnik benötigt, welche die Konzentration der am Motorzyklus eines PKW-Viertaktmotors beteiligten Gase (Methan, Wasser und Kohlenstoffdioxid) zeitaufgelöst (100 μs) bestimmt.

Die Abteilung Photonische Sensorik arbeitete bis Mitte 2017 gemeinsam mit dem Institut für Verbrennungs- und Gasdynamik der Uni Duisburg-Essen sowie den Firmen LaVision GmbH und Volkswagen AG an der Lösung dieses Problems im Projekt OMeGa-E (Optische Messung der Gemischbildung am Erdgasmotor).

Der auf IR- Absorption basierende ICOS-Zündkerzensensor zur Messung der Gemischbildung im Motorbrennraum, welcher gemeinsam mit LaVision entwickelt wurde, ist im Rahmen dieses Projekts zur Messung an CNG-Luft-Gemischen weiterentwickelt worden.

Die Ergebnisse bei Volkswagen an einem Prüfstandsmotor und an einer Rapid Compression Machine an der Universität Erlangen zeigten die Funktionstüchtigkeit des ICOS-Systems. Basierend auf dieser erfolgreichen Prototypentwicklung wird ein kommerzieller Sensor von LaVision hergestellt und vertrieben, mit dem Erdgasmotoren optimiert und somit klimafreundlicher gebaut werden können.

Die Messung von CO2-Dichte und Lambdawert über Infrarotabsorption ermöglicht zusammen mit Druck- und Temperaturverlauf eine umfassende Analyse der Gemischbildung während eines Motorzyklus (Quelle: LaVision GmbH)

Weiterführende Informationen

Zündkerzensensor

P.  Kranz, D. Fuhrmann, M. Goschütz, S. Kaiser, S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, P.  Kawelke, J. Luciani, L. Beckmann, J. Zachow, M. Schuette,  O. Thiele, T. Berg:
In-cylinder LIF imaging, IR-absorption point measurements, and a CFD simulation to evaluate mixture formation in a CNG-fueled engine, SAE Technical Paper 2018, 2018-01-0633, 2018.

S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, P.  Fendt, L. Zigan, S. Seefeldt, O. Thiele, T. Berg:
Optical sensor system for time-resolved quantification of methane concentrations: validation measurements in a rapid compression machine, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 210, 101-110, 2018.

K. Golibrzuch, F.-E. Digulla, S. Bauke, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg:
Optical sensor system for time resolved quantification of methane densities in CH4-fueled spark ignition engines, Applied Optics, 56 (22), 6049-6058, 2017.

S. Bauke, K. Golibrzuch, F. Rotter, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg:
Quantitative, time-resolved detection of CH4 concentrations in flows for injection analysis in CNG engines using IR absorption, Journal of Sensors and Sensor Systems, 6 (1), 185-198, 2017.

A. Grosch, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg, L. Beckmann:
Infrared spectroscopic concentration measurements of carbon dioxide and gaseous water in harsh environments with a fiber optical sensor by using the HITEMP database, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 133, 106-116, 2014.

A. Grosch, V. Beushausen, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg, R. Grzeszik:
Calibration of mid-infrared transmission measurements for hydrocarbon detection and propane concentration measurements in harsh environments by using a fiber optical sensor, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 112 (6), 994-1004, 2011.

Lebenswissenschaften

Lebenswissenschaften oder Life Sciences sind Forschungsrichtungen, die sich mit Prozessen oder Strukturen von Lebewesen beschäftigen oder an denen Lebewesen beteiligt sind. Für uns ist die Erforschung von Verfahren für die medizinische Diagnostik, die Überwachung von biotechnologischen Prozessen und die Lebensmittelforschung von Interesse. Dafür hat sich die Mikrofluidik als Probenaufbereitungstechnik als zielführend erwiesen. So wurde ein miniaturisierter Freiflusselektrophorese-Chip für die Auftrennung von Proteinen erforscht, der mit optischen Methoden ausgelesen werden kann.

Des Weiteren wird ein Lateral Flow Test für die Veterinärmedizin erforscht, der auf Grundlage der oberflächenverstärkten Ramanspektroskopie Zytokine in sehr niedrigen Mengen nachweist. Im Bereich der Medizintechnik wurde ein photonischer Sensor für die Überwachung von Infusionslösungen am Patienten erforscht.

Inaktivierung von Mikroorganismen auf Schüttgütern

Hersteller und Lieferanten von Kräutern, Tees und Gewürzen auf natürlicher Basis, also Agrar-Schüttgütern, kämpfen vielfach mit Kontaminationen durch Kleinst- oder Mikroorganismen, wie Pilze und Bakterien oder Milben. Diese unerwünschten Organismen schädigen die Qualität der Produkte und stellen eine Gesundheitsgefahr für den Endkunden sowie eine Reduzierung der Lagerfähigkeit dar. Dies gilt insbesondere, wenn es zur Vermehrung kommt. Eine Reduzierung dieser Organismen kann Abhilfe schaffen. Die bisher angewandten Methoden wie Wasserdampf- oder CO2-Behandlung sind unzu­reichend oder nicht geeignet. Kompatibel für Naturrohstoffe ist die Inaktivierung durch UV-Licht oder der noch wenig erforschte Einsatz von Plasmen. Die Reaktionsmechanismen, die bei einer derartigen Inaktivierung in Zusammenhang mit organischen Substanzen sind zwar in Teilen bekannt, aber die konkrete Auswirkung auf die Produkte nicht. Hier setzt ein Projekt an, beim dem das IFNANO für die Untersuchung von derartigen Bioprodukten vor und nach einer Deaktivierung der Mikroorganismen durch Plasma oder UV-Strahlung verantwortlich ist. Zum Einsatz kommen sollen gaschromatographische Techniken, sowie Halbleitersensoren, die das Ausgasverhalten der Bioprodukte beschreiben können. Zusätzlich sollen photographische Verfahren bis hin zur Hyperspektralanalyse eingesetzt werden.

Die Arbeiten zu diesem Thema werden vom Land Niedersachsen kofinanziert durch die Europäische Union in Ramen eines Innovationsprojektes gefördert, wofür wir uns hiermit bedanken. Das Innovationsprojekt begann am 1. August 2023 und dauert 3 Jahre. Die Förderung im Rahmen der Europäische Innovationspartnerschaft Agri unterstützt kooperative Innovationsprojekte, die Impulse für eine wettbewerbsfähige, nachhaltige Ernährungswirtschaft setzen. Ziel ist die Förderung von Innovationen und die Verbesserung des Wissensaustausches zwischen Wissenschaft und landwirtschaftlicher Praxis.

 

 

Beispielfotos von Ginseng-Wurzel (links), Lauch (Mitte) und Wacholderbeeren (rechts).

Chromatogramme von Schüttgütern verschiedener Bioprodukte.

Miniaturisierter Freiflusselektrophorese-Chip

Zur Erkennung und quantitativen Analyse der Inhaltsstoffe flüssiger Gemische, zur Überwachung chemischer und biologischer Produktions- und Reinigungsabläufe sowie analytischer Verfahren in der medizinischen Diagnostik entwickelte die Photonische Sensorik ein kontinuierliches Online-Analyse- und Überwachungsverfahren, bei dem der aktuelle Fokus die Überwachung der Proteinproduktion für pharmazeutische Anwendungen ist.

Das Verfahren beruht auf der Kopplung von miniaturisierter Freiflusselektrophorese (µFFE), bei der die Komponenten eines komplexen Flüssigkeitsgemisches separiert werden, und einem optischen Detektionssystem wie beispielsweise Fluoreszenz und SERS Spektroskopie. Dieses dient zur Identifizierung und zum hochempfindlichen Nachweis der mittels µFFE aufgetrennten und angereicherten molekularen Spezies.

Die Miniaturisierung der FFE-Systeme beinhaltet einige Vorteile. Insbesondere µFFE-Systeme benötigen nur einige Nanoliter bis Mikroliter an Probe, was die Anwendung in der klinischen Analyse oder der Proteinherstellung, bei denen nur geringe Probenmengen zur Verfügung stehen, besonders interessant macht. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Miniaturisierung ist die Vermeidung der Erwärmung durch die sonst auftretenden hohen elektrischen Ströme. Der Chip wird von microfluidic ChipShop hergestellt und vertrieben.

Schema und Foto des am IFNANO entwickelten Chips. (Quelle: Katalog von microfluidic ChipShop, Jena)

Weiterführende Informationen

Miniaturisierter Freiflusselektrophorese-Chip

Walowski, B., Hüttner, W., Wackerbarth, H., Generation of a miniaturized free-flow electrophoresis chip based on a multi-lamination technique—isoelectric focusing of proteins and a single-stranded DNA fragment, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 401, 2465-2471, 2011.

Hüttner, W., Christou, K., Göhmann, A., Beushausen, V., Wackerbarth, H., Implementation of substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy for continuous analysis in an optofluidic device, Microfluid Nanofluid, 12 (1-4), 521-527, 2012.

Sicherheitstechnik und Prozessüberwachung

Ziel der Sicherheitsforschung ist es, Menschen vor Bedrohungen durch Naturkatastrophen, Großunfälle und Terrorismus zu schützen. Im Rahmen der Sicherheitstechnik erforschen wir neue Detektionsverfahren für die Sprengstoffdetektion, um die Kontrolle an Flughäfen noch sicherer und effektiver zu machen. Eine weitere Herausforderung ist die chemische Beurteilung des Zustands von Munitionsaltlasten im Meer.

Für die Prozessüberwachung werden schnelle, probenschonende, selektive und sensitive Verfahren benötigt.

Dazu sollten die Verfahren robust, wartungsarm, wenig aufwändig und nicht zu kostenintensiv sein. Optische Verfahren sind dafür prinzipiell sehr gut geeignet. Beispiele hierfür sind die Bestimmung der Feuchte in Matrices wie Kaffee mittels Nahinfrarotspektroskopie und Chemometrie sowie die Entwicklung eines Gerätes für die Quantifizierung von Bitterstoffen in Bieren mittels Absorbanzmessung. Ebenfalls diesen Anforderungen genügt die Ionenmobilitätsspektrometrie, die für Überwachung der Formaldehydkonzentration bei der Herstellung von Holzwerkstoffen erforscht und implementiert wurde.

Sprengstoffdetektion

Sprengstoffdetektion ist ein sehr aktuelles und brisantes Thema. Die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) ermöglicht das schnelle, fehlerfreie Aufspüren vieler Explosivstoffe, darunter auch Triacetontriperoxid (TATP). Dieser Sprengstoff wurde zum Beispiel bei den Anschlägen im November 2015 in Paris verwendet.

Spuren von Explosivstoffen auf Kleidung oder an Gepäckstücken werden mittels sogenannter Wischtests von einem Vlies aufgenommen, welches aufgeheizt wird, um die verdampfbaren Komponenten zu analysieren. Die geringen Substanzmengen stellen für die Raman-Spektroskopie, die so charakteristisch wie ein Fingerabdruck ist, eine große Herausforderung dar.

Ein zentrales Anliegen unserer Forschung ist, die Nachweisgrenzen von Raman-basierten Analyseverfahren anhand des oberflächenverstärkten Raman-Effekts zu senken. Erst durch die Adsorption der Moleküle an einem plasmonischen Substrat werden die Signale bei diesen Verfahren so verstärkt, dass die Detektion geringster Konzentrationen, sprich eine Spurenanalytik, ermöglicht wird. Als plasmonische Substrate werden nanostrukturierte Edelmetalloberflächen eingesetzt.

Um die Sprengstoffmoleküle auf dem plasmonischen Substrat zu sammeln, wird das Prinzip der thermischen Abscheidung genutzt. Dazu befindet sich die nanostrukturierte Oberfläche auf einem Kühlfinger. An diesem werden die zu analysierenden Substanzen, welche mittels der Thermodesorptionseinheit aus dem Vlies ausgeheizt worden sind, auf einer minimalen Fläche wieder abgeschieden. Dieser Vorgang wird auch Kryofokussierung genannt.

Schema eines nanostrukturierten plasmonischen Substrats an das ein TATP-Molekül adsorbiert ist.

Ramanspektren von TATP Feststoffprobe (a) und Spuren (im Nanogrammbereich) an einer plasmonischen Oberfläche (b).

Weiterführende Informationen

Sprengstoffdetektion

Sprengstoffdetektion

H. Wackerbarth, C. Lenth, S. Funke, L. Gundrum, F.  Rotter, F. Büttner, J. Hagemann, M. Wellhausen, U. Plachetka, C. Moormann, C. Strube, A. Walte:
Surface enhanced vibrational spectroscopy for the detection of explosives, Proc. SPIE, 8896, art. no. 889609, 2013.

H. Wackerbarth, L. Gundrum, C. Salb, K. Christou, W. Viöl:
Challenge of false alarms in nitroaromatic explosive detection—a detection device based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4367-4371, 2010.

H. Wackerbarth, C. Salb, L. Gundrum, M. Niederkrüger, K. Christou, V. Beushausen, W. Viöl:
Detection of explosives based on surface-enhanced Raman spectroscopy, Applied Optics, 49 (23) 4362-4366, 2010.

 

Plasmonische Substrate

J. Barnett, U. Plachetka, C. Nowak, H. Wackerbarth:
Highly periodic Au nano-disc arrays for plasmon resonance-controlled SERS structures on fused silica using UV-NIL based double-layer lift-off process, Microelectronic Engineering, 172, 45-48, 2017.

S. Funke, H. Wackerbarth:
The role of the dielectric environment in surface enhanced Raman scattering on the detection of a 4-Nitrothiophenol monolayer, J. Raman Spectrosc., 44 (7), 1010-1013 2013.

K. Christou, I. Knorr, J. Ihlemann, H. Wackerbarth, V. Beushausen:
Fabrication and Characterization of Homogeneous SERS-Substrates by Single Pulse UV-Laser Treatment of Gold and Silver Films, Langmuir, 26 (23), 18564-18569, 2010.

Produkte und Dienstleistungen

  • Suchen Sie nach Lösungen für ein messtechnisches Problem?
  • Wünschen Sie sich einen Dienstleister, der Ihr Forschungsbudget kundenorientiert und zuverlässig nach Ihren Wünschen in Lösungen umsetzt?
  • Brauchen Sie schnell einen Prototypen, der genau Ihren Anforderungen entspricht?

Unser Team aus Physikern, Chemikern und Ingenieuren steht Ihnen mit seinen umfangreichen Erfahrungen, Kompetenzen und technischen Möglichkeiten im Bereich optischer Sensortechnik zur Verfügung.

Kein Bereich der industriellen Auftragsforschung ist uns fremd. Von der Beratung zu messtechnischen Fragestellungen, der Erstellung von Machbarkeitsstudien über die Durchführung lokaler Untersuchungskampagnen, der Bereitstellung von Equipment bis hin zur Entwicklung von problem- und kundenorientierten Messverfahren sowie der Prototypentwicklung sind wir für Sie da.

Unser Team ist für jede neue Herausforderung bereit.

Kontaktieren Sie uns!

Wir freuen uns darauf, maßgeschneiderte Nanoskopie- und Mikroskopie-Lösungen für Ihre Probleme zu entwickeln.

Ansprechpartner:

Abteilungsleiter
Dr. Hainer Wackerbarth
„Photonische Sensorik“

Tel.: +49(0)551/5035-58
Fax: +49(0)551/5035-99
hainer.wackerbarth@ifnano.de

Abteilungsmitarbeiter*innen

Dr. Hainer Wackerbarth

Abteilungsleiter

E-Mail: hainer.wackerbarth@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-58

Dr. Georgios Ctistis

Mitarbeiter

E-Mail: georgios.ctistis@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-27

Dr. Jan Geweke

Mitarbeiter

E-Mail: jan.geweke@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-27

Dr. Christoph Lenth

Mitarbeiter

E-Mail: christoph.lenth@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-53

Fabian Merker- Müller

Mitarbeiter

E-Mail: fabian.merker-mueller@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-24

Felix Müller

Doktorand

E-Mail: felix.mueller@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-54

Pascal Schröder

Mitarbeiter

E-Mail: pascal.schroeder@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-25

Dr. Sven Schwabe

Mitarbeiter

E-Mail: sven.schwabe@ifnano.de
Tel.: +49 551 5035-23

Veröffentlichungen

Publikationen

  • F. B. Müller, G. Ctistis:
    Quantifying stress states of theoretically modeled polarimetric measurements on dielectric media, Physical Review Applied 24, 034035 (2025), doi: 10.1103/rh94-jdw2
  • Marowsky, F. Wieduwilt, J. Holburg, L. Lakemann, and S. Figul, Innovative liquid flat-jet system for microfluidic applications in vacuum, Proc. of SPIE 13312, 1331202 (2025).
  • Wieduwilt, J. Geweke, F. Merker-Müller, H. Linxweiler, R. M. Heeb, G. Ctistis, and H. Wackerbarth, Enhancing safety for infusion treatment in oncology through a data-driven multisensory approach based on optical methods, Proc. SPIE 13316, 1331609 (2025).Konferenzbeiträge
  • F. Wieduwilt, J. Geweke, F. Merker-Müller, H. Linxweiler, R. M. Heeb, G. Ctistis, and H. Wackerbarth:
     Enhancing safety for infusion treatment in oncology through a data-driven multisensory approach based on optical methods, Optical Diagnostics and Sensing XXV: Toward Point-of-Care Diagnostics, SPIE Photonics West, San Francisco, USA (01.2025)
  • G. Marowsky, F. Wieduwilt, J. Holburg, L. Lakemann, S. Figul:
    Innovative liquid flat-jet system for microfluidic applications in vacuum“, SPIE Photonics West 2025, San Francisco, USA (01.2025)
  • V. Reimer, G. Ctistis, K. Fedorov, D. Theodoridis, P. Guehlke, C. Waltermann, J. Koch, and W. Schippers:
     Fiber Optical Point-of-Care Fluorescence Reader, European Conference on Biomedical Optics, Munich (06.2024)
  • F. Wieduwilt, J. Geweke, F. Merker-Müller, G. Ctistis, and H. Wackerbarth, Identification of Critical Care Medications: Optical Approaches, Raman Fest, Frankfurt (07.2025)
  • F. Müller, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
    Quantifiable surface stress evaluation of dielectric materials, e.g. glass, using contactless reflection polarimetry, SPIE optics and Photonics, San Diego, USA (08.2025)
  • Schröder, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
     Hyperspectral Flourescence Reader for Lateral Flow Tests, SPIE Optics and Photonics, San Diego, USA (08.2025)
  • J. Geweke:Photonische Verfahren für Point-of-Care-Anwendungen, 11. Partnerschafts-symposium „Plasma for Life“, Göttingen (09.2025)
  • C. Lenth, S. Pagel-Wieder, H. Wackerbarth:
     Multiplex Tests in POC Analysis: A Combination of Lateral Flow Assay and Paper-Based Color Change Test for the Assessment of Inflammatory Processes in Cows, ANAKON, Leipzig (03.2025)
  • H. Wackerbarth, Q. Song, Y. Cai, F. Wieduwilt, P. Vana:
    Gold Nanostars – Satellite Nanolabels for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, Raman-Fest, Frankfurt (07.2025)
  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude, and H. Wackerbarth:
     A Field-Deployable GC–IMS Method for the On-Site Detection of Sulfur Mustard and Its Degradation Products in Marine Sediments, 34th International Conference on Ion Mobility Spectrometry, Berlin (08.2025)

Publikationen

  • W. Ramadan, Y. AlSalka, O. Al-Madanat, D. W. Bahnemann:
    Synthesis of Magnetic Ferrite and TiO2-Based Nanomaterials for Photocatalytic Water Splitting Applications. In: Uddin, I., Ahmad, I. (eds) Synthesis and Applications of Nanomaterials and Nanocomposites. Composites Science and Technology . Springer, Singapore.
  • M. Curti, Y. AlSalka, O. Al-Madanat,  D. W. Bahnemann:
    Isotopic Substitution to Unravel the Mechanisms of Photocatalytic Hydrogen Production. In Photocatalytic Hydrogen Production for Sustainable Energy, A. Puga (Ed.) (2023)
  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude,  H. Wackerbarth:
    On-site detection method for sulfur mustard for safe underwater work, 2023, Anakon 2023 Book of Abstracts, 161, ISBN 978-3-200-09056-9.

Konferenzbeiträge 

  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude, H. Wackerbarth:
    On-site detection method for sulfur mustard for safe underwater work, Anakon, Wien (04.2023).
  • T. Kutz, C. Niklas, J. Koch, W. Schippers, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
    Detection of Environmental Gas Compositions with Shifted-excitation Fiber-enhanced Raman Difference Spectroscopy, Optica Sensing Congress, München (08.2023)
  • Y. AlSalka, S. Schwabe, J. Geweke, G. Ctistis, C. Lenth, P. Schröder,  H. Wackerbarth:
    Resource quality control for rubber production and in-line analysis, FEMS EUROMAT 23, Frankfurt a. Main (09.2023)
  • Y. AlSalka:
    Inline & offline spectroscopy in the field of photocatalytic and photoelectrochemical energy applications, Inno-Forum Workshop “Electrochemistry”, Tunesien (05.2023)

Publikationen

  • K.  Golibrzuch, S. Schwabe, T. Zhong, K. Papendorf, A. M. Wodtke:
    Application of an Event-Based Camera for Real-Time Velocity Resolved Kinetics, J Phys Chem A 126, 2142-2148 (2022)
  • K. Papendorf, K. Golibrzuch, T. Zhong, S. Schwabe, T. Kitsopoulos,  A. M. Wodtke:
    Velocity-resolved Laser-induced Desorption for Kinetics on Surface Adsorbates, Chem Methods 2, e202200017 (2022)
  • F. Wieduwilt, J. Grünewald, G. Ctistis, C. Lenth, T. Perl, H. Wackerbarth:
    Exploration of an Alarm Sensor to Detect Infusion Failure Administered by Syringe Pumps, Diagnostics 12(4), 936 (2022)

Konferenzbeiträge

  • C. Lenth, A. Schumann, H. Wackerbarth:
    Neue Wege zur Kampfstoffanalytik mittels der Kopplung von Gaschromatographie und Ionenmobilitätsspektroskopie, 9. IMS-Anwendertreffen, Unna (03.2022)
  • T. Kutz, C. Niklas, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
    Fibre enhanced Raman spectroscopy for detecting atmospheric and (climate) harmful gases, SPIE Photonics Europe, Strasbourg, France (04.2022)
  • G. Ctistis:
    Nanoparticles and plasmonics for sensing applications, CINSaT autumn colloquium 2022, Kassel (11.2022)
  • F. Wieduwilt, G. Ctistis, T. Kutz, I. Aleknavičienė, H. Wackerbarth:
    Evaluation of Stochastically Produced Plasmonic Surface Structures for SERS Application, CINSaT spring colloquium 2022, Friedrichroda (03.2022)
  • G. Ctistis, C. Niklas, H. Wackerbarth:
    Confocal Raman spectromicroscopy for submicron spatial temperature determination, SPIE Photonics Europe, Strasbourg, France (04.2022)
  • F. Wieduwilt, G. Ctistis, T. Kutz.I. Aleknavičienė, H. Wackerbarth:
    Wavelength-dependent SERS hot spot localization of stochastically generated plasmonic nanostructures, CINSaT autumn colloquium 2022, Kassel (11.2022)

Publikationen

  • F. Diao, W. Huang, G. Ctistis, H. Wackerbarth, Y. Yang, P. Si, J. Zhang, X. Xiao, C. Engelbrekt:
    Bifunctional and Self-Supported NiFeP-Layer-Coated NiP Rods for Electrochemical Water Splitting in an Alkaline Solution, ACS Applied Materials and Interfaces 13 (20), 23702 (2021)
  • C. Niklas, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
    A Short Review of Cavity-Enhanced Raman Spectroscopy for Gas Analysis, Sensors 21, 1698 (2021)
  • Y. AlSalka, O. Al-Madanat, A. Hakki, D. W. Bahnemann:
    Boosting the H2 Production Efficiency via Photocatalytic Organic Reforming: The Role of Additional Hole Scavenging System, Catalysts 1(12), 1423 (2021)
  • O. Al-Madanat, B. N. Nunes, Y. AlSalka, A. Hakki, M. Curti, A. O. Patrocinio, D. W. Bahnemann:
    Application of EPR Spectroscopy in TiO2 and Nb2O5 Photocatalysis, Catalysts (revised submitted / Manuscript ID: catalysts-1468319)
  • H. Wackerbarth, C. Lenth, G. Ctistis, F. Wieduwilt, N. Konradt:
    Bestimmung von Benzotriazol in Gewässern mit plasmonischer on-site Analytik, GdCh – Mitt Umweltchem Ökotox, Heft 4 (2021Konferenzbeiträge
  • J. Kratz, F. Wieduwilt, M. Saveliev, C. Javelle:
    Methods and components to mitigate the radioactive aerosol contamination risks for the Chernobyl NSC, Sixth International Conference on Nuclear Decommissioning and Environment Recovery – INUDECO 2021, Slavutych, Ukraine ISBN 978-617-7932-10-8, S.10-12 (04.2021)
  • J. Kratz, F. Wieduwilt, M. Saveliev:
    Pillars for establishing a durable and future-proof IT architecture maturing along with the NSC: Approaches from Continuous Integration to Service Mesh, Mathematical Modeling and Simulation of Systems – MODS 2021, Chernihiv, Ukraine (06.2021)
  • C. Lenth, M. Dinse, A. Schumann:
    Brandfrühwarnsystem auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie für Lithium-Ionen-Akkumulatoren – 8. IMS Anwendertreffen, Potsdam (03.2021)
  • F. Wieduwilt, J. Grünewald, H. Wackerbarth:
    Evaluation of an optical multisensor system for monitoring pharmaceuticals in hospital and pharmacy environments, CINSaT autumn colloquium 2021, Kassel (11.2021)

Publikationen

  • F. Wieduwilt, C. Lenth, G. Ctistis, U. Plachetka, M. Möller, H. Wackerbarth: Evaluation of an on-site surface enhanced Raman scattering sensor for benzotriazole. Sci. Rep. 10, 8260, (2020)
    Raman spectroscopy of atmospheric gases using hollow core photonic crystal fibres, Proc. SPIE 11354, Optical Sensing and Detection VI,113540O, (2020)
  • C. Lenth, F. Wieduwilt, G. Ctistis, H. Wackerbarth:
    SERS-Spektroskopie in der Abwasseranalytik – Analyse von Abwasserproben auf Diclofenac und Benzotriazol, GIT Labor-Fachzeitschrift, S. 29-21, (18.05.2020)

Konferenzbeiträge

  • Wackerbarth, C. Lenth, F. Wieduwilt, B. Wedemeyer, G. Ctistis:
    Raman-basierte Verfahren zur Analyse von Mikroplastiken, Diclofenac und 1H-Benzotriazol in Wasser, S.122-127, Wasser 2020, Potsdam (05.2020)

Publikationen

  • C. Niklas, G. Ctistis, F. Müller, H. Wackerbarth:
    Ramanspektroskopie mit photonischen Hohlkernfasern am Beispiel atmosphärischer Gase, Sensoren und Messsysteme 2019, Nürnberg, Deutschland (06.2019)
  • C. Lenth, F. Wieduwilt, G. Ctistis, J. Banett, U. Plachetka, H. Wackerbarth:
    Vor-Ort-Analytik von 1-H-Benzotriazol auf Basis der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie, ANAKON 2019, Münster, Deutschland (03.2019)
  • H. Wackerbarth:
    Raman-basierte Techniken im Bereich Patientensicherheit und medizinischer Diagnostik, 12. Workshop Kleine Volumenströme in der Medizintechnik, Lübeck, (06. 2019)
  • G. Ctistis, C. Niklas, F. Müller, H. Wackerbarth:
    Quantitative measurement of CO2 with non-dispersive infrared absorption spectroscopy, DPG-Frühjahrstagung 2019, Rostock, Deutschland (03.2019)
  • F. Wieduwilt, C. Lenth, U. Plachetka, H. Wackerbarth:
    Detektion von Arzneimitteln in Abwässern durch oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie, ANAKON 2019, Münster, Deutschland (03.2019)

Publikationen

  • S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, P. Fendt, L. Zigan, S. Seefeldt, O. Thiele, T. Berg:
    Optical sensor system for time-resolved quantification of methane concentrations: validation measurements in a rapid compression machine, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 210, 101-110, 2018.
  • P. Kranz, D. Fuhrmann, M. Goschütz, S. Kaiser, S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, P. Kawelke, J. Luciani, L. Beckmann, J. Zachow, M. Schuette, O. Thiele, T. Berg:
    In-cylinder LIF imaging, IR-absorption point measurements, and a CFD simulation to evaluate mixture formation in a CNG-fueled engine, SAE Technical Paper 2018, 2018-01-0633, 2018.
  • C. Niklas, S. Bauke, G. Ctistis, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth:
    Non-dispersive IR-spectroscopy in harsh environments, Sensoren und Messsysteme 2018, Nürnberg, Deutschland (06.2018)
  • F. Wieduwilt, S. Göllner, G. Ctistis, C. Lenth, H. Wackerbarth:
    Evaluation von plasmonischen Strukturen für die Detektion von Arzneimittelrückständen,
    Umwelt 2018, Münster, Deutschland (09.2018)
  • F. Wieduwilt, C. Lenth, U. Plachetka, H. Wackerbarth:
    Herstellung und Charakterisierung von funktionellen Oberflächen für die Bioanalytik,
    19. Heiligenstädter Kolloquium, Heilbad Heiligenstadt, Deutschland (09.2018), ISBN 978-3-00-0606546-4 (2018)
  • F. Wieduwilt, C. Lenth, U. Plachetka, H. Wackerbarth:
    SERS als Möglichkeit zur Überwachung von Oberflächenfunktionalisierungen, Kaiser-Friedrich-Forschungspreis, Goslar, Deutschland (10.2018)

Publikationen

  • K. Golibrzuch, F.-E. Digulla, S. Bauke, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg:
    Optical Sensor System for Time-Resolved Quantification of Methane Densities in Methane-fueled Spark Ignition Engines, Applied Optics, 56 (22), 6049-6058, (2017)
  • J. Barnett, U. Plachetka, C. Nowak, H. Wackerbarth:
    Highly periodic Au nano-disc arrays for plasmon-resonant SERS structures on fused silica using UV-NIL based double-layer lift-off process, Microelectronic Engineering, 172, 45-48 (2017)
  • S. Bauke, K. Golibrzuch, F. Rotter, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg:
    Quantitative, time-resolved detection of CH4 concentrations in flows for injection analysis in CNG engines using IR absorption, Journal of Sensors and Sensor Systems, 6(1), 185-198 (2017)

Konferenzbeiträge

  • S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg:
    Quantitative, Time-Resolved Detection of CH4 in Flows using IR Absorption, 18. GMA/ITG-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2016, doi: 10.5162/sensoren2016/6.2.5, ISBN: 978-3-9816876-0-6 (2016)
  • S. Bauke, K. Golibrzuch, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg, L. Beckmann, N. Hübner, J. Zachow:
  • Optical measurement system for quantitative, time-resolved detection of CNG mixture formation in an SI engine; 11. Tagung Gasfahrzeuge, Potsdam (09.2016)
  • H. Wackerbarth:
    Applied Optics and Lab on Chip, Lab-on-a-chip Symposium (invited talk), Enschede, Niederlande, (06.2016)
  • H. Wackerbarth:
    SERS, Raman und IR Spektroskopie, PPA-Seminar Gasanalytik und Gefahrstoffdetektion (eingel. Vortrag), Schwerin (04.2016)
  • H. Wackerbarth:
    Photonische Analytik in Verbrennungsdiagnostik, Umweltanalytik und Sicherheitstechnik, Weiterbildungsseminar PhotonicNet „Technische Optik in der Praxis“ (eingel. Vortrag), Göttingen (09.2016)
  • K. Golibrzuch:
    Optical Diagnostics for Combustion Analysis and Surface Kinetics, 2nd International Forum on Metrology for Liquefied Natural Gas (LNG) & Alternative Fuels (04.2016)
  • K. Golibrzuch:
    Cavity-Enhanced Raman-Spektroskopie für Prozessanalytik (CERS-Pro), F.O.M.-Jahreskonferenz (11.2016)
  • S. Steinhauer, U. Plachetka, J. Barnett, H. Wackerbarth, C. Lenth, J. Born, M. Liebetrau, A. Walte, B. Ungethüm, G. Pelzer, H. Thole:
    Vor-Ort-Überwachung von Arzneirückständen, Mikro- und Nanopartikeln im Ablauf städtischer Kläranlagen mittels photonischer Verfahren (VAMINAP), Poster zum Statustreffen des BMBF Förderprogramms „Photonik in den Lebenswissenschaften“ (09.11.2016)

Publikationen

  • A. Hartmann, S. Huckemann, J. Dannemann, O. Laitenberger, C. Geisler, A. Egner, A. Munk:
    Drift Estimation in sparse sequential dynamic imaging: with application to nanoscale fluorescence microscopy, J. R. Stat. Soc. B, doi: 10.1111/rssb.12128 (2015)
  • T. Aspelmeier, A. Egner, A. Munk:
    Modern Statistical Challenges in High-Resolution Fluorescence Microscopy, Annu. Rev. Stat. Appl. 2, 163–202 (2015)

Konferenzbeiträge

  • R. Siegmund, C. Geisler, F. Rocca, C. A. Wurm, S. Jakobs, A. Egner:
    Three Dimensional IsoSTED Microscopy In Living Cells, Focus on Microscopy 2015, Göttingen (03.2015)
  • O. Laitenberger, A. Hartmann, C. Geisler, A. Munk, A. Egner:
    Statistical Drift Estimation And Correction Methods For Single Marker Switching Based Microscopy, Focus on Microscopy 2015, Göttingen (03.2015)
  • H. Grefe, C. Geisler, A. Egner:
    Novel 3D Single Marker Switching Microscope With Isotropic Resolution Over Large Axial Range, Focus on Microscopy 2015, Göttingen (03.2015)
  • A. Egner, C. Geisler, H. Grefe, J. Schubert:
    Developments in fluorescence nanoscopy, Optics + Photonics, Nanoimaging and Nanospectroscopy III, San Diego (08.2015)
  • R. Siegmund, C. Geisler, A. Egner:
    isoSTED microscopy in living cells, Optics + Photonics, Nanoimaging and Nanospectroscopy III, San Diego (08.2015)
  • A. Egner:
    Super-Resolved Fluorescence Microscopy: Principle and Applications of STED Microscopy, IMB seminar, Tromsø (10.2015)
  • A. Egner:
    Angewandte Optik – abbilden, analysieren und strukturieren mit Licht, Bier & Brezeln, Göttingen (11.2015)
  • J.-R. Schubert, C. Geisler, A. Egner:
    Low-Intensity STED Microscope With Increased Image Brightness And Uncompromised Resolution, Focus on Microscopy 2015, Göttingen (03.2015)

Publikationen

  • M. Frank, S. Funke, H. Wackerbarth, G. H. Clever:
    SERS spectroscopic evidence for the integrity of surface-deposited self-assembled coordination cages, Physical Chemistry Chemical Physics, DOI: 10.1039/C4CP02188F (2014)
  • A. Grosch, H. Wackerbarth, O. Thiele, T. Berg, L. Beckmann:
    Infrared spectroscopic concentration measurements of carbon dioxide and gaseous water in harsh environments with a fiber optical sensor by using the HITEMP database, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 133, 106-116 (2014)
  • S. Himmel, C. Mai, A. Schumann, J. Hasener, V. Steckel, C. Lenth:
    Determination of formaldehyde release from wood-based panels using SPME-GC-FAIMS, Int. J. Ion Mobil. Spec. 17:55–67 (2014)
  • C. Lenth, A. Schumann, J. Hasener, V. Steckel, S. Himmel, C. Mai:
    Developing a new method of measuring formaldehyde emissions from wood based panels, International Wood Products Journal, DOI: 10.1179/2042645314Y.0000000076 (2014)

Konferenzbeiträge

  • S. Funke, H. Wackerbarth:
    Tuning the Enhancement of a Plasmonic Substrate by the Dielectric Environment, International Conference on Raman Spectroscopy, (08.2014)
  • H. Wackerbarth, S. Hamler, S. Funke, C. Lenth, W. Hüttner, M. Wellhausen, J. Hagemann, L. Gundrum, U. Plachetka:
    Generation of Plasmonic Substrates and Their Applications in Explosive Detection and Lab on a Chip Devices, International Conference on Raman Spectroscopy, (08.2014)
  • M. Wellhausen, H. Wackerbarth:
    Evaluation of Structures and Material for Surface Enhanced IR Absorption, Surface Enhanced Spectroscopies, Chemnitz, August 2014
  • H. Wackerbarth, S. Hamler, S. Funke, C. Lenth, W. Hüttner, M. Wellhausen, J. Hagemann, L. Gundrum, U. Plachetka:
    Applications of Plasmonic Substrates and in Explosive Detection and Chip Devices, Surface Enhanced Spectroscopies, Chemnitz, August 2014

Publikationen

  • A. Aschemann, P.‐F. Hagen, S. Albers, R. Rofallski, S. Schwabe, M. Dagher, M. Lukas, S. Leineweber, B. Klie, P. Schneider, H. Bossemeyer, L. Hinz, M. Kästner, B. Reitz, E. Reithmeier, T. Luhmann, H. Wackerbarth, L. Overmeyer, U. Giese:
     Smart Rubber Extrusion Line Combining Multiple Sensor Techniques for AI‐Based Process Control, Adv. Eng. Mater. 2401316 (2024).
  • B. Klie, S. Schwabe, C. Lenth, U. Giese, H. Wackerbarth:
    Conversion of an industrial LIBS system to double-pulse operati n to improve sulphur detection in rubber-based parts, Spectrochim. Acta B 106923 (2024).
  • F. Wieduwilt, J. Geweke, F. Merker-Müller, G. Ctistis, H. Wackerbarth:
    Analysis of infusion solutions using a multisensory approach consisting of Raman spectroscopy, refractometry, and UV/Vis spectroscopy to prevent medication errors, Proc. SPIE 13008, Biophotonics in Point-of-Care III, 130080I (2024).
  • Müller, H. Wackerbarth, and G. Ctistis, Mapping surface stress of automotive glass by non-contact polarimetric scans, Proc. of SPIE 12950, 129500Q (2024)

Konferenzbeiträge 

  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude, H. Wackerbarth:
    On-site detection method for sulfur mustard for safe underwater work, Anakon, Wien (04.2023).
  • T. Kutz, C. Niklas, J. Koch, W. Schippers, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
    Detection of Environmental Gas Compositions with Shifted-excitation Fiber-enhanced Raman Difference Spectroscopy, Optica Sensing Congress, München (08.2023)
  • Y. AlSalka, S. Schwabe, J. Geweke, G. Ctistis, C. Lenth, P. Schröder,  H. Wackerbarth:
    Resource quality control for rubber production and in-line analysis, FEMS EUROMAT 23, Frankfurt a. Main (09.2023)
  • Y. AlSalka:
    Inline & offline spectroscopy in the field of photocatalytic and photoelectrochemical energy applications, Inno-Forum Workshop “Electrochemistry”, Tunesien (05.2023)Konferenzbeiträge
  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude, H. Wackerbarth:
    Eine neuartige Probenahmetechnik basierend auf Ionenmobilitätsspektroskopie, Gaschromatographie und Festphasenextraktion zur Bestimmung von S-Lost in Meeresböden, IMS – Anwender*Innentreffen 2024, Innsbruck (03.2024)
  • F. Müller, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
     Evaluation of optical anisotropy on the surface of stressed glass using a reflective polarimetric setup, Annual Spring Meeting of the German Physical Society: Section Solid State Matter, Berlin (03.2024)
  • F. Müller, H. Wackerbarth, G. Ctistis:
     Mapping surface stress of automotive glass by non-contact polarimetric scans, SPIE Smart Structures and Nondestructive Evaluation, Long Beach (03.2024)
  • F. Wieduwilt, J. Geweke, F. Merker-Müller, G. Ctistis, H. Wackerbarth:
     Analysis of infusion solutions using a multisensory approach consisting of Raman spectroscopy, refractometry, and UV/Vis spectroscopy to prevent medication errors, SPIE Photonics Europe, Strasbourg (04.2024)
  • Q. Song, F. Wieduwilt, Y. Cai, and P. Vana, Gold Nanostar-satellite Nanoprobes for Surface Enhanced Raman Spectroscopy, 19th European Student Colloid Conference, Bordeaux (06.2024)
  • J. AlSalka, J. Geweke, P. Schröder, C. Lenth, S. Schwabe, H. Wackerbarth:
     Digitalization of quality control in incoming goods inspection in the rubber industry using photonic sensors, DKT 2024 – German Rubber Conference, Nürnberg (07.2024)
  • S. Schwabe, B. Klie, P. Schröder, A. Aschemann, M., Dagher, C. Lenth, H. Wackerbarth, U. Giese:
     Static and in-line distribution quality assessment of crosslinking chemicals in rubber production intermediates by double-pulse LIBS, DKT 2024 – German Rubber Conference, Nürnberg (07.2024)
  • C. Lenth, A. Schumann, F. Ude, H. Wackerbarth:
     A novel sampling technique based on SPME/GC for degeneration products of sulphur mustard in seabed, Wasser 2024, Limburg/Lahn (05.2024)
  • J. Geweke, Y. AlSalka, P. Schröder, C. Lenth, S. Schwabe,H. Wackerbarth:
    Digitalisierung der Qualitätskontrolle von Kautschuken, MaterialDigital Vollversammlung 2024, Berlin (09.2024)
  • Schwabe, P. Schröder, M. Dagher, H. Wackerbarth:
     Inline-Qualitätsüberwachung am Extrudat & Prozessautomatisierung, MaterialDigital Vollversammlung 2024, Berlin (09.2024)
  • M. Dagher, C. Lenth, H. Wackerbarth:
     Innovative Raman Measurement Technique with a Uniform Line Focus for LFT readout, Raman Fest 2024, Paris (11.2024)

Kooperationen

Industrielle Kooperationspartner

Institutionelle Kooperationen