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Jede Art von Mikroskopie/ Spektroskopie wird an der Orts-
auflösung und Empfindlichkeit gemessen. Hier konnte die
Raman-Mikroskopie in den letzten Jahren massiv aufholen.
Mit speziellen Nahfeld-optischen Techniken sind Ortsauflö-
sungen im Nanometerbereich und Nachweisempfindlichkei-
ten bis hin zu Einzelmolekülen möglich. Erstaunlicherweise
zeigen neuere Experimente Ortsauflösungen sogar unterhalb
eines Nanometers, was in vielen Fällen sogar einer sub-mole-
kularen Auflösung entspricht. Unsere Gruppe ist zum einen
aktiv an diesen Experimenten beteiligt, zum anderen werden
intensiv die theoretischen Grundlagen untersucht. Insbeson-
dere im experimentellen Bereich führt die hohe Auflösung
dazu, dass bei der Untersuchung von Proteinen sogar die
Häufigkeit von einzelnen Aminosäuren an der Oberfläche be-
stimmt werden kann. Die einzigartige hohe Empfindlichkeit in
Kombination mit der hohen Ortsauflösung wird dazu genutzt,
um bei immer komplexeren Systemen (z. B. glycolysierten
Proteinen) die Oberflächenzusammensetzung zu bestimmen.
FORSCHUNG — 57
Ortsauflösungen im Nanometerbereich
Abb. 2. Schematischer Aufbau eines TERS Experiments zur
Charakterisierung von Amyloid Fibrillen. Grafik: Steffen Trautmann
Ein Projekt, bei dem sowohl die hohe Ortsauflösung als auch
die Strukturempfindlichkeit zur bio-chemischen Anwendung
kommen, ist die Virencharakterisierung. Neben weiteren
Methoden, die insbesondere eine gezielte Probenaufreini-
gung sicherstellen, werden sowohl die rein topographisch-
morphologischen Informationen der Nahfeld-Raman Metho-
de verwendet als auch zum eindeutigen Nachweis schließlich
die gemittelten ortsaufgelösten Raman-Spektren. In diesem
Projekt geht es neben der eigentlichen experimentellen
Spektroskopie an Viren auch um multivariate Datananalyse-
verfahren und umModifikationen des instrumentellen
Aufbaus. Vorrangiges Ziel ist, in Kooperation mit Firmen aus
dem Thüringer Umfeld ein kompaktes System zu konzipie-
ren, das ohne besondere experimentelle Vorkenntnisse be-
trieben werden kann. Erste Ergebnisse konnten zeigen, dass
trotz der prinzipiell „zu guten“ Ortsauflösung der Methode,
ein statistisch abgesicherter Nachweis zweier unterschiedli-
cher Viren möglich ist.
TERS zur Charakterisierung von Viren
Abb. 3. Schematische Detektion von Licht-katalysierten
molekularen Reaktionen mit TERS unter Verwendung
verschiedener Anregungswellenlängen. Grafik: IPHT
Abb. 4. Quantenchemische
Berechnung der Intensität einer
beispielhaft gewählten Coronen-
Schwingung (C-H bending
modes, in-plane, sym/ asym),
wenn sich eine Spitze im Ab-
stand von 3 Å über das Molekül
bewegt. Die Rechnungen zeigen,
dass für den Fall, dass sich die
Spitze genau in der Mitte des
Moleküls befindet, diese
spezifische Bande nahezu ver-
schwindet. Grafik: Daniel Kinzel