Spektrometerloser, integrierter Brechungsindexsensor Arbeitspaket 5b
HINTERGRUND
Auf Plasmonen basierende, optische Sensorkonzepte zeichnen sich durch hohe Sensitivitäten gegenüber Brechungsindex-Änderungen aus und werden daher beispielsweise in Kombination mit Oberflächenfunktionalisierung als Affinitäts-Biosensoren eingesetzt. Plasmonische Sensoren können auf der Anregung und Detektion von lokalen Partikel-Plasmonen („Localized Surface Plasmon Resonance“, LSPR) in metallischen Nanostrukturen oder propagierenden Oberflächen-Plasmonen-Polaritonen („Surface Plasmon Resonance“, SPR) an ausgedehnten Metall-Dielektrikum-Grenzflächen basieren. Bislang konnte diese Art der Sensorik nicht erfolgreich miniaturisiert und zu einem On-Chip-Sensor weiterentwickelt werden.
TECHNOLOGIE
Die Kombination von plasmonischen Nanolochgitter-Strukturen mit Ge-Photodetektoren kann auch geringe Brechungsindex-Änderungen direkt in Photostrom-Änderungen übersetzen, die ohne aufwändige, spektrometerbasierte Signalverarbeitung ausgelesen werden können und zur on-Chip Weiterverarbeitung oder drahtloser Datenübermittlung zur Verfügung stehen. Dies ermöglicht miniaturisierte Sensorlösungen zum mobilen Einsatz oder als Teil von Sensornetzwerken.
VORTEILE
►Hohe Sensitivität bei gleichzeitiger Miniaturisierung
►On-Chip Sensor
►Brechungsindexänderungen als elektrisches Signal direkt auslesbar
ANWENDUNGEN
►Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie
►Industrie 4.0 (Prozessanalytik, Brechungsindex-Messungen in Flüssigkeiten)
►medizinische Point-of-Care-Diagnostik
►Umweltanalytik (Nachweis von Bakterien im Trinkwasser)
►Landwirtschaft 4.0 (Chemosensorik, Verwendung als elektronische Nase)
STATUS
Umsetzung eines Proof-of-Concept Bauelements in state-of-the-art Silizium-Technologie