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Stefan Heißler

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Schwingungsspektroskopie



Die Molekülspektroskopie des IFG betreibt vielfältige schwingungsspektroskopische Analysentechniken. Wir bearbeiten alle IR spektroskopischen Fragestellungen des Instituts und unterstützen andere Institute des KIT, sowie externe Partner mit Applikationsentwicklungen und Projekt begleitenden Messungen.

Angefangen von einfachen Messungen der Hauptkomponenten in Feststoffen und Flüssigkeiten mit KBr-Presstechnik und ATR-Methoden, über die Untersuchung der Zusammensetzung und Ordnung verschiedener Dünnschichtsysteme und Monolagen mittels Streiflichtspektroskopie, bis hin zu bildgebenden Verfahren mit höchster Ortsauflösung (bis zu 1µm) wird ein breites Spektrum von Anwendungen umgesetzt.

Die Ausstattung umfasst neben einfachen Geräten für den Routinebetrieb und die Qualitätskontrolle auch Spektrometer für High-End Anwendungen im Forschungsbereich. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Untersuchung von Grenzflächen.

Wir führen Messungen zur Charakterisierung von dünnen Schichten bis hin zu Monolagen (nm) ebenso durch, wie auch auf bildgebenden Verfahren beruhende IR- und Raman Mikroskopie. Außerdem betreiben wir Spektrometer, die für den Einsatz im Bereich „lifescience“ optimiert sind (z.B. Konformationsanalyse von Proteinen).


Die folgende Aufstellung gibt einen Überblick über unsere Applikationen und die wichtigsten Anwendungen im IFG und für anderere Institute des KIT:

 

  • IRRAS Spektroskopie im streifenden Einfall unter variablen Winkeln (auch polarisiert) zur Charakterisierung von molekularen Schichten (SAM und MOF) auf Gold und dielektrischen Substraten. Diese Technik wird in Kombination mit ATR auch zur Untersuchung der fest/flüssig Grenzfläche eingesetzt.


  • ATR Spektroskopie mit normalen (ZneSe, Ge und Diamant, einfach bis mehrfach Reflexionen, Durchflusszellen) und funktionalisierten ATR – Kristallen. Hiermit sind insitu- und Kinetikmessungen zur Untersuchung von chemischen Reaktionen an Grenzflächen und zur Charakterisierung von einzelnen Zellen bis hin zu Biofilmen im wässrigen Medium möglich.


  • Diffuse Reflexion (DRIFT) für Messungen an stark streuenden und opaken Proben.


  • Rapid- und Stepscan Technik für zeitaufgelöste Messungen und – in Verbindung mit Photoakustik – Tiefenprofilierung auch an dunkeln, stark absorbierenden Proben.


  • IR- und Raman Mikroskopie zur Untersuchung kleinster Partikel.


  • IR- und Raman- Imaging zur 3D Bildgebung mit höchster Ortsauflösung (bis zu 1µm) – mit konfokalem Raman sind an transparenten Proben auch Tiefenprofilierungen möglich


  • Ramanmessungen auch mit Hochtemperatur-Heizkammer (bis 1500°)

 

 

Anwendungsbeispiele:

 

COOG_MolSpek_Startseite_Silan-Hydrolyse_Web_DE

Silan Hydrolyse: Aus der Lösung auf die Oberfläche. Visualisierung der Bildung einer Silanschicht auf einer SiO2 Oberfläche (Si Substrat)



MolSpek02_DE

IRRA - Spektren von C18SiCl3-SAM auf SiO2 (links) und C18SiCl3 auf Si3N4 (rechts). Die Spektren wurden für jeden SAM jeweils mit s- und p- polarisiertem Licht unter verschiedenen Einfallswinkeln aufgenommen. Die verwendeten Substrate sind IR-transparent!

 

MolSpek03_DE

IR Imaging eines strukturierten MOF auf einem Gold Substrat. Abbildung des Signals in 3D (links) und 2 D (rechts) der COO Streckschwingung (1510-1780cm-1), welche der endständigen funktionellen Gruppe des aufgebrachten MOF zugeordnet ist. Die Größe der aufgebrachten Strukturierung liegt bei von 6 und 10µm2

 

Unsere Expertise und Erfahrung steht auch allen andern Instituten des KIT, sowie externen Partnern zur Verfügung.