Öffentliche Samstagsvorlesung: Hörsaal 1, Max-Wien-Platz 1

Hochauflösende chemische Bildgebung von Zelloberflächen: Rasterkraftmikroskopie mit Infrarotlaser

Dr. Daniela Täuber

Institut für Physikalische Chemie und Leibniz-IPHT

Die Fraunhoferlinien im Sonnenspektrum sind das wohl bekannteste Beispiel für die gequantelte Lichtabsorption in Atomen. Auch die Absorption von Wärmestrahlung in Kunststoffen und Biomolekülen erfolgt in diskreten Absorptionsbanden, passend zur Anregung spezifischer Schwingungszustände im Molekül.

Mit leistungsstarken Infrarotlasern lassen sich einzelne Schwingungszustände gezielt anregen. Die Wellenlängen im mittleren Infrarot (IR) liegen allerdings zwischen 3 und 13 µm, d.h. beugungsbegrenzte Mikroskopie kann Strukturen unter 1 µm nicht auflösen.

Mit einem Rasterkraftmikroskop lassen sich Oberflächen mithilfe einer sehr feinen Messspitze abtasten. Kombinationen von Infrarotanregung mit einem Rasterkraftmikroskop unter Ausnutzung verschiedener physikalischer Prinzipien ermöglichen eine hochauflösende chemische Bildgebung. Beispielsweise lässt sich die Absorption in der untersuchten Oberfläche auch im mittleren Infrarot durch plasmonische Nahfelder an Metallspitzen verstärken. Bei den sog. AFM-IR-Methoden wird die IR-Absorption in der Oberfläche über die mechanische Kraftwirkung detektiert, was eine räumliche Auflösung chemischer Kontraste im Größenbereich einzelner Moleküle ermöglicht. 
Dieser Vortrag demonstriert auf anschauliche Weise die präzise Funktionsweise dieser Technologie. Dabei wird auch auf konkrete Anwendungen eingegangen.

Vorgestellt werden zum Beispiel die Ergebnisse einer Modellstudie, in der mithilfe der photoinduzierten Rasterkraftmikroskopie mit IR-Anregung (PiF-IR) die chemische Anbindung eines Antibiotikums auf der Oberfläche einzelner Bakterien hochaufgelöst abgebildet werden konnte. Ebenso gibt der Vortrag den Zuhörerinnen und Zuhörern Einblicke in ein aktuelles gemeinsames Forschungsprojekt mit der Augenklinik, bei dem mittels PiF-IR das Verständnis der altersbedingten Makuladegeneration und damit die Therapie von Altersblindheit verbessert werden soll.

Falls Sie eine Teilnahmebestätigung benötigen oder Informationsmaterial für das nächste Jahr anfordern möchten, können Sie einfach eine Email ans Dekanat dekanat-paf@uni-jena.de senden.

Hinweise
Zusätzlich gibt es einen Livestream und Aufzeichnungen der Vorlesungen. Die Links werden vor der Veranstaltung auf dieser Website zu finden sein.

Link extern
https://www.physik.uni-jena.de/7350/samstagsvorlesungen