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IR-Spektrometrie

Arbeitsgruppe 7.22

Profil

Die AG 7.22 betreibt zwei Strahlrohre an dem Elektronenspeicherring der PTB, der Metrology Light Source (MLS), die insgesamt einen Wellenlängenbereich von 600 nm bis 8 mm abdecken. Es werden insbesondere spektroskopische Untersuchungen unter Nutzung multivariater Analyse und mit hoher räumlicher Auflösung durchgeführt. Darauf aufbauend werden Konzepte für die kontaktlose und zerstörungsfreie Bestimmung physikalischer Messgrößen entwickelt. Die AG beteiligt sich darüber hinaus an mehreren Forschungsprojekten aus den Bereichen Bioanalytik und Materialwissenschaft.

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Forschung/Entwicklung

Die AG entwickelt Methoden der FTIR-Spektroskopie für metrologische Anwendungen und die Forschung auf den Gebieten Materialwissenschaft und Bioanalytik. Neben herkömmlichen FTIR Spektrometern wird am IR-Strahlrohr der MLS auch ein Streulichtnahfeldmikroskop betrieben [1, 2, 12]. Es ermöglicht die Untersuchung von optischen Nahfeldwechselwirkungen und stellt damit einen themenübergreifenden Forschungsschwerpunkt dar. Hierbei wird in einem Rasterkraftmikroskop mit IR-Spektrometermodul dimensionelle und analytische Metrologie kombiniert. Derzeit werden folgende Themen bearbeitet:

  • Zeitaufgelöste spektroskopische Untersuchungen an Elektronenbunchen in speziellen Betriebsmodi des Speicherrings in Kooperation mit dem Helmholtz Zentrum Berlin (Opens external link in new windowHZB) [3, 4, 5] und mit dem Opens external link in new windowDLR [8, 9]
  • Materialwissenschaft, einschließlich Charakterisierung der

    • Materialzusammensetzung und Kristallstruktur, z.B. für die Umweltforschung in Zusammenarbeit mit der Opens external link in new windowBAM,
    • elektrischen und magnetischen Parameter von niedrigdimensionalen Materialien [6, 7, 11] in Zusammenarbeit mit der Opens external link in new windowFU Berlin und dem Opens external link in new windowHitachi Cambridge Laboratory,
    • mechanischen Gitterverspannung [13] im Rahmen von EMPIR ADVENT

  • Bioanalytische Anwendungen der FTIR-Spektroskopie, inklusive „effiziente Biodiagnostik mittels SEIRA-Methodik“ [10], sowie im Rahmen von EMPIR Projekten Opens external link in new windowEMRP Q-AIMDS (Zusammenarbeit mit dem Opens external link in new windowRKI), Opens external link in new windowBiOrigin  [15]  und MetVBadBugs [14]
  • Kontaktlose Bestimmung der Temperaturverteilung auf der Nanoskala

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Dienstleistungen

Im Rahmen von Opens external link in new windowEURAMET koordinierten Forschungskooperationen werden Messungen mit zwei FTIR-Spektrometern (IR und THz-Bereich) und einem Streulichtnahfeldmikroskop angeboten.

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Informationen

[1] P. Hermann, A. Hoehl, P. Patoka, F. Huth, E. Rühl, and G. Ulm: Opens external link in new windowNear-field imaging and nano-Fourier-transform infrared spectroscopy using broadband synchrotron radiation, Optics Express (2013), 21, 2913

[2] P. Hermann, A. Hoehl, G. Ulrich, C. Fleischmann, A. Hermelink, B. Kästner, P. Patoka, A. Hornemann, B. Beckhoff, E. Rühl, G. Ulm: Opens external link in new windowCharacterization of semiconductor materials using synchrotron radiation-based near-field infrared microscopy and nano-FTIR spectroscopy, Optics Express (2014), 22, 17948

[3] R. Müller et al., Opens external link in new windowThe Metrology Light Source of PTB – a Source for THz Radiation, J Infrared Milli Terahz Waves (2011), 32, 742

[4] J. Feikes, M. von Hartrott, M. Ries, P. Schmid, G. Wüstefeld, A. Hoehl, R. Klein, R. Müller, and G. Ulm, Opens external link in new windowMetrology Light Source: The first electron storage ring optimized for generating coherent THz radiation, Phys. Rev. STAB (2011), 14, 030705

[5] A. Pohl, A. Semenov, H.-W. Hübers, A. Hoehl, M. Ries, G. Wüstefeld, G. Ulm, K. Il’n, P. Thoma, and M. Siegel, Opens external link in new windowField transients of coherent terahertz synchrotron radiation accessed via time-resolveing and correlation techniques, J. Appl. Phys. (2016) 119, 114903

[6] P. Patoka, G. Ulrich, A. E. Nguyen, L. Bartels, P. A. Dowben, V. Turkowski, T. S. Rahman, P. Hermann, B. Kästner, A. Hoehl, G. Ulm, and Eckart Rühl, Opens external link in new windowNanoscale plasmonic phenomena in CVD-grown MoS2 monolayer revealed by ultra-broadband synchrotron radiation based nano-FTIR spectroscopy and near-field microscopy, Optics Express (2016), 24, 25219

[7] J. Wunderlich, B. Kaestner, J. Sinova, T. Jungwirth, Opens external link in new windowExperimental Observation of the Spin-Hall Effect in a Two-Dimensional Spin-Orbit Coupled Semiconductor System, Phys. Rev. Lett. (2005), 94, 47204

[8] P. Probst, A. Scheuring, M. Hofherr, D. Rall, S. Wünsch, K. Il’in, M. Siegel, A. Semenov, A. Pohl, H.-W. Hübers, V. Judin, A.-S. Müller, A. Hoehl, R. Müller and G. Ulm, Opens external link in new windowYBCO quasioptical detectors for fast time-domain analysis of terahertz synchrotron radiation, Appl. Phys. Lett. (2011), 98, 043504

[9] P. Probst, A. Semenov, M. Ries, A. Hoehl, P. Rieger, A. Scheuring, V. Judin, S. Wünsch, K. Il'in, N. Smale, Y.-L. Mathis, R. Müller, G. Ulm, G. Wüstefeld, H.-W. Hübers, J. Hänisch, B. Holzapfel, M. Siegel, and A.-S. Müller, Opens external link in new windowNonthermal response of YBCO thin films to picosecond THz pulses, Phys. Rev. B (2012) 85, 174511

[10] A. Hornemann, D. Eichert, S. Flemig, G. Ulm, and B. Beckhoff, Opens external link in new windowQualifying label components for effective biosensing using advanced high-throughput SEIRA methodology, PCCP (2015) 17 9471

[11] B. Kaestner and V. Kashcheyevs, Opens external link in new windowNon-adiabatic quantized charge pumping with tunable-barrier quantum dots: a review of current progress, Report on Progress (2015) 78, 103901

[12] Hermann, P. et al. Opens external link in new windowEnhancing the sensitivity of nano-FTIR spectroscopy, Opt. Express 25, 16574–16588 (2017)

[13] Fleischmann, C. et al. Opens external link in new windowThermal stability and relaxation mechanisms in compressively strained Ge0.94Sn0.06 thin films grown by molecular beam epitaxy, J. Appl. Phys. 120, (2016)

[14] A. Hermelink et al., Opens external link in new windowTowards a correlative approach for characterising single virus particles by transmission electron microscopy and nanoscale Raman spectroscopy, Analyst 1342, 142 (2017)

[15] A. Hornemann et al. Opens external link in new windowA pilot study on fingerprinting Leishmania species from the Old World using Fourier transform infrared spectroscopy, Anal Bioanal Chem, DOI 10.1007/s00216-017-0655-5 (2017)

[16] Ghassan Faisal Mohsin, Franz-Josef Schmitt, Clemens Kanzler, Jan Dirk Epping, Sabine Flemig, AndreaHornemann, Opens external link in new windowStructural characterization of melanoidin formed from d-glucose and l-alanine at different temperatures applying FTIR, NMR, EPR, and MALDI-ToF-MS, Food Chemistry, Volume 245, Pages 761-767, DOI: 10.1016/j.foodchem.2017.11.115 (2018)

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