Oberflächen nach Maß
Design und Prototyping molekularer Funktionsbauelemente und Sensoren
Von molekularen Materialien zu funktionalen Devices und Sensorsystemen
Wir entwickeln funktionale Prototypen auf Basis molekularer Materialien. Ziel ist es, neuartige Materialsysteme in konkrete Bauelemente zu überführen und für Anwendungen in Sensorik, Energie- und Datenspeicherung nutzbar zu machen.
Integration molekularer Bausteine in funktionale Materialien
- Einbindung synthetisierter Metallkomplexe und Cluster in Hybridmaterialien
- Entwicklung maßgeschneiderter Materialarchitekturen
- Kombination molekularer Funktionalität mit strukturgebenden Verfahren
- Aufbau von Systemen für anwendungsspezifische Eigenschaften
Fertigung von Prototypen und Bauelementen
- Einsatz von 3D-Druck, Spin Coating und Elektrodeposition
- Herstellung funktionaler Schicht- und Verbundsysteme
- Entwicklung von Prototypen für Sensorik und elektronische Anwendungen
- Umsetzung materialbasierter Konzepte in reale Bauelemente
Sensorik und funktionale Anwendungen
- Entwicklung von CNT-basierten Sensoren mit funktionalen Beschichtungen
- Einsatz von Polyoxometallaten als aktive Komponenten
- Anwendungen in diagnostischer Sensorik und Analytik
- Nutzung molekularer Funktionen für energie- und informationsrelevante Systeme
Beitrag zu anwendungsnahen Technologien und Systemintegration
- Überführung von Materialentwicklungen in funktionsfähige Prototypen
- Verbindung von Materialdesign, Prozessentwicklung und Anwendung
- Grundlage für neue materialintegrierte Designansätze
- Enge Zusammenarbeit mit Partnern sowie Schutz durch Patente
Publikationshighlights
E. Vogelsberg, A. Lotnyk, K. Monakhov
A Polyoxometalate – Carbon Nanotube Enhanced Electrochemical Sensor for Aptamer-Based Diagnostics
Adv. Sensor Res. 4 (2025) e00080, 10.1002/adsr.202500080
Ein neuartiges anorganisch–organisches Nanokomposit aus mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs), Polyoxometallaten (POMs) und Aptameren wird für die elektrochemische Detektion von Zielmolekülen in wässrigen Medien vorgestellt. Die POM–Aptamer-Konjugate werden über eine spannungsgetriebene Azid-Alkin-Cycloaddition (SPAAC) synthetisiert und auf aminfunktionalisierten MWCNTs immobilisiert, die auf einer Platin-Mikroelektrode eine „Pt//MWCNT/POM–Aptamer“-Heterostruktur bilden. Durch die Kombination molekularer Erkennung durch Aptamere, redoxaktiver Eigenschaften der POMs und hoher Leitfähigkeit der MWCNTs zeigt der Sensor eine deutlich erhöhte elektrochemische Sensitivität und Potenzial für dezentrale diagnostische Anwendungen, etwa bei der schnellen ex-vivo-Analyse komplexer biologischer Proben wie Blut.
E. Vogelsberg, J. Griebel, I. Engelmann, J. Bauer, F. Taube, B. Corzilius, S. Zahn, A. Kahnt, K. Y. Monakhov
Reversible Optical Switching of Polyoxovanadates and Their Communication via Photoexcited States
Adv. Sci. 11 (2024) 2401595, 10.1002/advs.202401595
Das Lindqvist-Polyoxometallat mit diamagnetischem {V6O19}-Gerüst zeigt laut 51V-NMR-Spektroskopie in Lösung und im Festkörper sechs vollständig oxidierte VV-Zentren. Unter UV-Bestrahlung erfolgt eine reversible Anregung vom Grundzustand S0 in energetisch höhere Zustände, wobei TD-DFT-Berechnungen eine initiale S0 à S9-Anregung anzeigen und puls-radiolytische Absorptionsspektroskopie eine photochemisch induzierte Ladungsdisproportionierung von VV zu VIV sowie Elektronenkommunikation zwischen POM-Molekülen über angeregte Zustände nachweist. XPS-Untersuchungen auf Au//SiO2//Si-Substraten bestätigen diese POM-zu-POM-Elektronenübertragung, die zu einer erhöhten Zahl reduzierter Vanadiumzentren nach Bestrahlung führt, jedoch beim Erreichen des relaxierten T1-Zustands unterdrückt wird.
E. Vogelsberg, K. Monakhov
Polyoxovanadat als Photoinitiator in der Polymerisation von Monomeren bzw. Oligomeren
DE102023123638A1, 2025, Deutsches Patent- und Markenamt (DPMA)
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polyoxovanadaten als Photoinitiator für die Polymerisation von Monomeren. Die verwendeten Polyoxovanadate kommen ohne bisher nötige Zusätze aus - Zusätze, wie bspw. lod-Verbindungen, Silylverbindungen wie (TMS)3Si-H, Triethylamin oder Ethyl-4-(dimethylamino)benzoat. Auf diese kann verzichtet werden. Ermöglicht wird darüber hinaus eine strahlenbasierte Gestaltung neuer Oberflächen für das Wachstum von Zellen in Form von Hydrogelen oder von freigestaltbaren dreidimensionalen Strukturen durch 3D- Druck, und zwar beim Druck im medizinisch/biologischen Kontext, denn es findet Absorption bereits bei größeren Wellenlängen des sichtbaren Bereichs des Lichts statt, beispielsweise bei 400 nm oder auch bis zu 500 nm. Denn UV-Licht würde schädigend auf Zellen wirken.
E. Vogelsberg, C. Hackl, K. Monakhov
Neue chemische Verbindung für einen elektrochemischen Sensor
DE102023114778A1, 2024, Deutsches Patent- und Markenamt (DPMA)
Die Erfindung betrifft neue chemische Verbindungen, die für einen elektrochemischen Sensor zur Detektion von Zielmolekülen in Proben wie bspw. Blut oder Urin eingesetzt werden können. Sie umfassen: a) ein Polyoxometallatmolekül (POM), und b) ein Aptamer (APT). Beschrieben wird auch ein elektrochemischer Sensor, umfassend diese chemische Verbindung, zur Konzentrationsbestimmung eines Zielmoleküls in einer Probe; sowie ein mobiles Endgerät mit solch einem Sensor. Mit der chemischen Verbindung ist die Verwendung bei der ex-vivo-Diagnose von Krankheiten möglich.
Cover Pages
Ausstattung
Regemat 3D Bioprinter mit Dualextruder
Dualspritzenhalterung und UV curing
Biologic SP50 Potentiostat
Ansprechpartner:
