Oberflächen nach Maß
Elektronenstrahltechnologien für Oberflächenmodifizierung und Defekt-Engineering
Funktionale Materialien und Sensoren durch gezielte Defektstrukturen
Das IOM entwickelt Materialien für nano- und quantensensorische Anwendungen durch gezielte Modifikation von Oberflächen und Defektstrukturen. Ziel ist es, Sensitivität, Robustheit und Integrationsfähigkeit von Sensorsystemen zu verbessern.
Erzeugung und Kontrolle von Defektzentren
- Strahleninduzierte Bildung von Defektzentren in Festkörpern und Nanopartikeln
- Entwicklung von Systemen wie NV-Zentren in Diamant
- Kontrolle von Position, Dichte und Eigenschaften der Defekte
- Grundlage für quantensensorische Anwendungen
Elektronenstrahlbasierte Oberflächenfunktionalisierung
- Nutzung von Elektronenstrahlung zur gezielten Oberflächenmodifikation
- Schnelle, selektive und umweltfreundliche Alternative zu klassischen Verfahren
- Funktionalisierung von Oberflächen mit Molekülen, Enzymen oder Antikörpern
- Anpassung von Materialien an spezifische Anwendungen
Analyse von Material- und Oberflächeneigenschaften
- Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Defektzentren und Oberfläche
- Einsatz hochauflösender, spektroskopischer, thermischer und mikroskopischer Methoden
- Analyse funktionaler Eigenschaften von Materialien und Sensorsystemen
- Beitrag zum Verständnis von Struktur-Funktions-Beziehungen
Anwendungen in Sensorik, Medizin und Industrie
- Sensoren für Batterien, Elektronik und Datenspeicherung
- Anwendungen in Biotechnologie und Medizin (z. B. Drug Delivery, Diagnostik)
- Einsatz in der heterogenen Katalyse (z. B. Wasserstoffsensorik)
- Entwicklung robuster und hochsensitiver Sensorsysteme
Projekt
Verbesserung der Krebsdiagnostik mittels Nanodiamanten und Laserlicht
In dem Projekt, in dem das IOM unter anderem mit der Universität Groningen und dem niederländischen Start-up QTSense zusammenarbeitet, liegt der Fokus auf der Entwicklung einer zukunftsweisenden Krebsdiagnostik. Krebs ist nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland und den Niederlanden. NanoDetect nutzt das vielversprechende neue Konzept der Relaxometrie. Dabei werden nanoskopische Diamanten als optische Sensoren in Zellen eingesetzt, um mithilfe von Laserbestrahlung einzelne Tumorzellen mit einem abweichenden Zellstoffwechsel zu identifizieren. Verbesserte Vorgehensweisen bei der Diagnose und Behandlung dieser Krankheit könnten für die erfolgreiche Therapie von Patienten von entscheidender Bedeutung sein.
Gefördert durch Europäische Union
Verbesserung der Krebsdiagnostik mittels Nanodiamanten und Laserlicht
In dem Projekt, in dem das IOM unter anderem mit der Universität Groningen und dem niederländischen Start-up QTSense zusammenarbeitet, liegt der Fokus auf der Entwicklung einer zukunftsweisenden Krebsdiagnostik. Krebs ist nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland und den Niederlanden. NanoDetect nutzt das vielversprechende neue Konzept der Relaxometrie. Dabei werden nanoskopische Diamanten als optische Sensoren in Zellen eingesetzt, um mithilfe von Laserbestrahlung einzelne Tumorzellen mit einem abweichenden Zellstoffwechsel zu identifizieren. Verbesserte Vorgehensweisen bei der Diagnose und Behandlung dieser Krankheit könnten für die erfolgreiche Therapie von Patienten von entscheidender Bedeutung sein.
Gefördert durch Europäische Union
Publikationshighlights
C. Laube, R. Temme, A. Prager, J. Griebel, W. Knolle, B. Abel
Fluorescence lifetime control of nitrogen vacancy centers in nanodiamonds for long-term information storage
ACS Nano (2023) 17, 16, 15401-15410, 10.1021/acsnano.3c00328
Langzeitspeicherung von Daten durch Defekt-Engineering in Diamanten. Hierzu werden durch Defekt-Wechselwirkungen die Fluoreszenzlebensdauer gezielt eingestellt und als „Time Bits“ verwendet.
C. Laube, I. Zwanck, M. Hanisch, L. Langguth, R. Staacke, R. Konieczny, A. Prager, J. Griebel, S. Zahn, W. Knolle
Radiation chemistry-based molecule grafting: a fast track to diamond-based hybrid sensors
Chemistry of Materials (2024) 36, 9, 4368-4378, 10.1021/acs.chemmater.3c03295
Herstellung eines lichtadressierbaren Dualsensors durch Strahlenchemische Oberflächen Anbindung eines Sensormoleküls auf der Oberfläche von NV-Zentren haltigen Nanodiamanten.
T. Wanek, M. Raabe, M. N. Alam, T. Filip, J. Stanek, M. Loebsch, C. Laube, S. Mairinger, T. Weil, C. Kuntner
Functionalization of Ga-radiolabeled nanodiamonds with octreotide does not improve tumor-targeting capabilities
Pharmaceuticals (2024) 17, 514, 10.3390/ph17040514
Anwendung von modifizierten Diamanten in der PET/MRT Bildgebung.
R. Blinder, Y. Mindarava, M. Korzeczek, A. Marshall, F. Glöckler, S. Nothelfer, A. Kienle, C. Laube, W. Knolle, F. Jelezko
Titel:13 C hyperpolarization with nitrogen-vacancy centers in micro- and nanodiamonds for sensitive magnetic resonance applications
Science Advanced (2025) 11, eadq6836, 10.1126/sciadv.adq6836
Verbesserung der Hyperpolarisierbarkeit von NV-Zentren in Diamantenpartikeln ist ein wichtiger Schritt für die Entwicklung ungiftiger Kontrastmittel auf Basis von NV- Zentren-haltigen Nanodiamanten.
M. Sow, J. Mohnani, G. Genov, et al.
Millikelvin intracellular nanothermometry with nanodiamonds
Advanced Science (2025) 12, 45, e11670, 10.1002/advs.202511670
Anwendung von NV-Zentren haltigen, modifizierten Nanodiamanten zur Messung der Temperatur in Zellen am Beispiel von Makrophagenzellen. Zelltemperaturen gelten als wichtiger Regulationsparameter für viele biologische Prozesse. Die genaue Bestimmung der Temperatur in der Zelle ist entsprechend von großer Bedeutung vor biotechnologischen und medizinischen Untersuchungen.
Ausstattung
Optisch Detektierte Magnet Resonanz (ODMR)
Raman- und Fluoreszenz Mikroskopie und Spektroskopie
Fluoreszenz-Lebensdauer Imaging Mikroskopie (FLIM)
Thermodesorption Massenspektrometrie (TD-MS)
ns Laserphotolyse
Chemische Gasphasen Abscheidung (CVD)
Nasschemisches Labor
Kugelmühlen
Themen Promotions- Master- und Bachelorarbeiten
- Strahlenchemische Modifikation von Oberflächen für Anwendungen in der Biosensorik
- Defekt-Engineering und dessen Einfluss auf die sensorischen Eigenschaften von NV-Zentren
- Metall-Nanodiamanten-Konjugate: Synthese und Applikation in der Katalyse
Ansprechpartner:
