FOR 2177/1: Inline SERS-Charakterisierung in mikrofluidischen Reaktionssystemen (TP 03)

Die Verwendung von SERS in mikrofluidischen Strukturen bedeutet eine Empfindlichkeits-steigerung beim Nachweis von Molekülen, die an chemischen Reaktionen und Prozessen beteiligt sind. Damit wird eine Verfolgung von Reaktionsverl?ufen m?glich. Neben der Identifizierung und Quantifizierung von Reaktanten l?sst sich mit SERS-Sensoren eine genaue Charakterisierung der Reaktionsbedingungen in Mikroumgebungen (z. B. pH, Temperatur) erreichen. Im vor-geschlagenen Projekt soll die oberfl?chenverst?rkte Ramanstreuung (surface-enhanced Raman scattering, SERS) weiterentwickelt werden, um in mikrofluidischen Strukturen Reaktionsverl?ufe inline zu beobachten und zu kontrollieren. Um dies zu erreichen, sollen Multifunktionalit?ten von SERS-aktiven Nanostrukturen gezielt erzeugt und ausgenutzt werden. Neben der Funktion als SERS-Substrat werden plasmonische Nanopartikel aus Gold und Silber eingesetzt, um den Einfluss der plasmonischen Anregung auf photokatalyische Reaktionen zu untersuchen und um lokal Temperaturerh?hungen hervorzurufen. Die neu entwickelten methodischen Konzepte sollen anhand von zwei Anwendungsbeispielen geprüft werden. Dies sind (i) die Charakterisierung einer bekannten plasmonengestützten katalytischen Reaktion und (ii) die Beobachtung des Abbaus von Artesunat, einem Derivat des Antimalaria-Wirkstoffes Artemisinin. Die M?glichkeiten der Variation von Zusammensetzungen auf der Mikroskala und die Beobachtung der ausgew?hlten Reaktionen im Zeitverlauf mit SERS werden erst durch die Durchführung und Kontrolle dieser Experimente im mikrofluidischen System m?glich. Darüber hinaus führt die Verwendung von SERS neben der empfindlichen Detektion zu einer inline schwingungsspektroskopischen Strukturaufkl?rung. Damit besitzt das Projekt neben einem hohen methodischen Innovationsgehalt das Potenzial, neue inhaltliche Erkenntnisse zu den untersuchten plasmonen- bzw. nanostrukturgestützten Prozessen zu liefern.