Jahresbericht 2018-2019

Professur für Nanospektroskopie Prof. Dr. Volker Deckert Forschungsschwerpunkte  Experimentelle und theoretische Untersuchung von fundamentalen Licht-Materie Wechselwirkungen auf der Nanometerskala.  Plasmonisch aktvierte Katalyse ermöglicht neue Möglichkeiten zur Reaktionsführung. Hier werden sowohl experimentelle Anwendungen als auch Grundlagen untersucht.  Nanoskalige Strukturanalytik von natürlichen und artifiziellen Systemen: Von der Untersuchung biologischer Systeme bis hin zur Untersuchung von Nanodiamantsystemen.  Methodenentwicklung für hochortsaufgelöste Spektroskopie: Von alternativen Detektionsverfahren bis zu zeitaufgelöster Nahfeldoptik. 62 — FORSCHUNG Abb. 1. Oben: TERS-Spektren, nacheinander an äquidistanten Messpunkten entlang einer einzigen Hybrid-Nanofaser (Albumin und Hämoglobin; rot: Markerbanden) aufgenommen. Unten: Intensitätsentwicklung von drei Hämoglobin- Markerbanden entlang des Profils. Abbildung: Tanja Deckert-Gaudig. Die extreme Ortsauflösung der Spitzen-verstärkten Raman-Streuung (TERS = tip-enhanced Raman scattering) führt beispielsweise dazu, dass bei der Untersuchung von Proteinen oder DNA- Strängen einzelne Aminosäuren oder Nukleo- basen spektral unterschieden werden können. Diese einzigartige Empfindlichkeit in Kombination mit der hohen Ortsauflösung wird dazu genutzt, um bei immer komplexeren Systemen die Se- quenz zu bestimmen. Abb. 1 zeigt beispielsweise wie bei einer synthetischen Proteinfibril-Faser die Abfolge verschiedener Proteine durch TERS be- stimmt werden kann. In ähnlicher Weise gelang es erstmalig durch die Unterstützung von mul- tivariaten Datenanalyseverfahren die Sequenz eines einzelnen DNA-Stranges direkt zu erfassen. Das Verfahren wird bereits auf weit komplexere Proben angewandt (Pilzsporen). Ziel ist es, ein- zelne Moleküle in ihrer natürlichen Umgebung (Zellmembran o. Ä.) mit höchster Ortsauflösung zu charakterisieren. [1] Helbing C., et al. (2018): Protein Handshake on the Nanoscale: How Albumin and Hemoglobin Self-Assemble into Nanohybrid Fibers. ACS Nano 2018, 12, 1211-1219. DOI: 10.1021/acsnano.7b07196. [2] He Z., et al. (2019): Tip-Enhanced Raman Imaging of Single- Stranded DNA with Single Base Resolution. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 753-757. DOI: 10.1021/jacs.8b11506. [3] Kirtzel J., (2019): Organic acids, siderophores, enzymes and me- chanical pressure for black slate bioweathering with the basidiomyce- te Schizophyllum commune. Env. Microbiol., DOI: 10.1111/1462-2920.14749. Nanoskalige Strukturaufklärung von Biomolekülen