Hochauflösende Mikro- und Nano-Analytik und Sensorik
Die fortschreitende Miniaturisierung analytischer Systeme eröffnet neue Dimensionen in der Detektion und Charakterisierung kleinster Probenmengen bis in den Nano- und Pikoliterbereich. Dieser Entwicklungsschwerpunkt adressiert die wachsende Nachfrage nach hochauflösenden, schnellen und ressourcenschonenden Analyseverfahren in Medizin, Biotechnologie, Pharma und Umweltanalytik.
Die Integration hochauflösender Detektionsmethoden (optisch, elektrochemisch, akustisch) in miniaturisierte Fluidik-Systeme erfordert die Überwindung fundamentaler Grenzen. Zentrale Aufgaben sind die Erhöhung der Sensitivität bei reduziertem Probenvolumen, die Minimierung von Dispersion und Totvolumina, sowie die Realisierung multiplexfähiger Plattformen für parallele Multi-Parameter-Analytik. Innovative Mikrostrukturierungstechnologien, neuartige Beschichtungsverfahren und intelligente Signalverarbeitung sind erforderlich, um Single-Cell-Analysen, Einzelmolekül-Detektion und Echtzeit-Monitoring zu ermöglichen.
Technologische Ansätze
- KI-gestützte Auswertealgorithmen für komplexe Sensorsignale
- Integration von Lab-on-a-Chip-Systemen mit hochauflösender Spektroskopie, Fluoreszenz- und Raman-Detektion
- Entwicklung nanostrukturierter Sensoroberflächen mit plasmonischen und photonischen Effekten
- Mikrofluidische Trenn- und Vorkonzentrierungstechniken für Ultra-Spurenanalytik
- Miniaturisierte elektrochemische und piezoelektrische Sensoren mit nano-optimierten Elektrodenmaterialien