Bioverfahrenstechnik

Photonic Biosensors

Die Bioelektronik spielt auch beim Nachweis biologischer Moleküle, d.h. in der Biosensorik, eine wichtige Rolle. Hierfür werden üblicherweise verschiedene Prinzipien wie elektrochemische, optische, immunologische und kombinierte Verfahren eingesetzt. Der entscheidende Vorteil der Mikroelektronik liegt in der extremen Miniaturisierung von Sensorsystemen, die möglich wird. Denn in den letzten Jahren sind immer mehr Funktionalitäten in Mikrochips integriert worden - wie jeder von uns an seinen immer kleiner werdenden Smartphones erkennen konnte.

Im Rahmen eines DFG-geförderten Projekts wird am Joint Lab ein optischer Biosensor-Chip entwickelt, bei dem die Detektion durch einen Mikroring-Resonator erfolgt. Eine optische Welle, die in einem runden Wellenleiter (Microring) steht, wird durch die Konzentration des Analyten moduliert. Im aktuellen Projekt wird die Diffusion der Analytmoleküle zum Mikroring durch den attraktiven DEP-Effekt verstärkt, wodurch die kleinsten Nachweisgrenzen erreicht werden.

Die Abbildung zeigt schematisch den Sensoraufbau und eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (weißer Balken als Maßstab mit 10 µm Länge). Die metallischen DEP-Elektroden sind zickzackförmig gestaltet und der exponierte Bereich des Mikrorings verläuft in einem Graben [Henriksson et al. 2020].