IPHT Jena | Jahresbericht · Annual Report 2010

www.ipht-jena.de Albert-Einstein-Str. 9 Institute ofPhotonic Technology e.V. Technologien Photonische für Institut 07702 Jena Jena 07745 Germany Standort Standort pf 100 239 100 pf Postanschrift |Postal Address | Location |

2010

ipht Jena Jahresbericht | Annual Report 2010 2010 Annual Report Annual Jahresbericht

2010 Forschung und Entwicklung am IPHT wird unterstützt von: Research and Development at the IPHT is supported by:

Ausgewählte Veranstaltungen wurden 2010 unterstützt von: Selected events in 2010 were supported by: Institut für Photonische Technologien e.V., Jena Institute of Photonic Technology Jena

JAHRESBERICHT ANNUAL REPORT 2010 Vorwort | Editorial 8

CHRONIK | CHRONIC 12 Jahresrückblick | Year in Review ...... 14 Mit dem Hubschrauber auf Schatzsuche Treasure Hunt by Helicopter ...... 14 Ausgezeichnete Wissenschaft Excellent Research ...... 14 Nachwuchsförderung am IPHT Promotion of Young Talent at IPHT ...... 16 Vergabe der IPHT-Preise IPHT’s Institutional Awards ...... 16 IPHT bei Laborvergleichsstudie vorn IPHT Leads a Laboratory Comparison Study...... 17 Photonics4Life präsentiert das Mini-Labor für unterwegs Photonics4Life Presents Miniature Laboratory for Mobile Applications ...... 18 Richtfest am Reinraum-Erweiterungsbau Roofi ng Ceremony of Clean Room Expansion ...... 19 DNA als Baustein DNA as a Building Block ...... 20 Schavan würdigt den gesellschafl ichen Nutzen der Biophotonik Schavan Recognizes the Benefi ts of Biophotonics for Society ...... 20 Grüner Daumen dank kleinem Chip Green Thumb Thanks to a Small Chip ...... 21 Nanomedizin sicher gestalten Designing Safe Nanomedicine ...... 22 IPHT Jena ist ›Ausgewählter Ort‹ im Land der Ideen IPHT Jena is a ›Selected Landmark‹ in the Land of Ideas ...... 23

INNOVATIONSPROJEKTE | INNOVATION PROJECTS 24 Plasmonisch getunte optische Faser für die Bioanalytik: Nachweis von phytopathogenen Mikroorganismen mittels LSPR Plasmonically Tuned Optical Fiber for Bioanalytics: Detection of Phytopathogenic Microorganisms Using LSPR-Sensing ...... 26 Grundlagenuntersuchungen zum Transport von beladenen Magnetpartikeln an Domänenwänden Basic Research Into the Transport of Loaded Magnetic Particles on Domain Walls ...... 29

Biophotonik | Biophotonics 30 Multimodale Bildgebung – der Schlüssel für eine leistungsstarke klinische In-vivo-Diagnostik Multimodal Imaging – a Key to Powerful Clinical In-vivo Diagnostics ...... 32 Chip-basierte spektroskopische Diagnostik – Auf dem Weg zur schnellen und effizienten Identifizierung zirkulierender Tumorzellen Chip-based Spectroscopic Diagnostics – Quick and Efficient Identification of Circulating Tumor Cells ...... 36 Parallele DNA-Diagnostik pathogener Keime mithilfe der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie Parallel DNA Testing of Pathogens using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy ...... 40 Die Jenaer BioChip Initiative (JBCI) — eine Bilanz Jena BioChip Initiative (JBCI) — A Summary ...... 42 Lebensmittelgifte schnell und effizient identifiziert durch unterschiedliche Raman-spektroskopische Methoden Detection of contaminants in food samples by means of Raman spectroscopy ...... 46 Nukleinsäure-Analytik mittels LSPR-Sensorik an einzelnen Gold- und multicore-shell Nanopartikeln DNA-Analytics using LSPR Sensor Technique on Single Gold and Multicore-Shell Nanoparticles ...... 48 Markerfreie Stammzellidentifizierung in Haarfollikeln Marker-free Stem Cell Identification in Hair Follicles ...... 50 Strukturuntersuchungen an einzelnen Amyloidfibrillen Structural Analysis of Single Amyloid Fibrils ...... 52

Faseroptik & Fasertechnologie | Fiber Optics & Fiber Technology 54 Erzeugung von Oktaven umspannenden Einzelpuls-Supercontinua in normaldispersiven getaperten Suspended-Core-Fasern Octave-spanning Single-pulse Supercontinuum Generation in All-normal Dispersion Tapered Suspended Core Optical Fibers ...... 56 Dotierte Mikrostrukturierte Fasern mit maßgeschneiderter Dispersionscharakteristik Doped Microstructured Optical Fibers with Customized Dispersion Characteristics ...... 60 Innovative Faserbeschichtungen basierend auf organisch modifizierten Keramiken Innovative Fiber Coatings Based on Organically Modified Ceramics ...... 62 Optimierte REPUSIL-Materialien für Hochleistungsfaserlaser Optimized REPUSIL Materials for High Power Fiber Lasers ...... 64 Optische Tomographie zur Ermittlung der Spannungsverteilung in Preformen Optical Tomography Used to Evaluate the Distribution of Stress in Preforms ...... 66 Faser-Bragg Gitter in aktiv dotierten optischen Fasern für Faserlaser Anwendungen Fiber Bragg Gratings in Actively-Doped Optical Fibers for Fiber Laser Applications ...... 68 Biosensor-Anwendung dünner Wellenleiter-Schichten auf anpolierten Lichtleitfasern Biosensor Application of Thin-film Planar Waveguides on Side-polished Optical Fibers ...... 70 UV spektral-optisches Reinstwasser Monitoring Spectral-Optical Monitoring of Ultrapure Water in the UV Range ...... 72

Photonische Detektion | Photonic Detection 74 Stufenartige Übergänge und Besetzungsinversion in einem System aus zwei Fluss-Qubits Ladder-type Transitions and Inverse Population in a System of Two Flux Qubits ...... 76 Neuartige nanostrukturierte Tunneldioden- Solarzellen basierend auf Silizium-Nanodrähten Novel Nanostructured Silicon Nanowire-based Tunnel Diode Solar Cells ...... 80 Arrays von supraleitenden Tunnelkontakten für die Röntgenspektroskopie Superconducting Tunnel Junction Arrays for X-Ray Spectroscopy ...... 84 Mit Oberflächenmikromechanik realisierter thermoelektrischer Detektor für den IR- und THz-Bereich Surface-micromachined Thermoelectric Detector for the IR and THz Range ...... 86 Verluste in koplanaren Wellenleiter-Resonatoren bei Millikelvin-Temperaturen Losses in Coplanar Waveguide Resonators at Millikelvin Temperatures ...... 88 Feinabstimmung der optischen Eigenschaften von Nanodrähten Fine Tuning the Optical Properties of Nanowires ...... 90 Epitaktisch gewachsene Siliziumschichten für Solarzellen Epitaxially Grown Silicon Layers for Solar Cells ...... 92 Hybridsolarzellen aus Polymeren und Silizium-Nanowires Hybrid Solar Cells Made of Polymers and Silicon Nanowires ...... 94

Mikro-/Nanotechnologie | Micro/Nanotechnology 96 Effekte anisotroper plasmonischer Strukturen in der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie Effects of Anisotropic Plasmonic Structures in Surface-enhanced Raman Spectroscopy ...... 98 Ein Bolometer mit 300 Pixeln für die Beobachtung astronomischer Objekte A 300-Pixel Bolometer for the Observation of Astronomical Objects ...... 102 Direktbonden von mikrofluidischen Allglas-Chip-Bauelementen Direct Bonding of Microfluidic All-Glass Chip Components ...... 104 Lichtemissionsuntersuchungen an Silizium-Nanodrähten bei Raumtemperatur Studies of the Light Emission of Silicon Nanowires at Room Temperature ...... 106 DNA-Origami als Plattform für Nanopartikel-basierte photonische Bauelemente DNA-Origami as a Platform for Nanoparticle-based Photonic Components ...... 108 Zellarrays optisch gepumpter Magnetometer Arrays of Optically Pumped Magnetometer Cells ...... 110 Direktes Schreiben plasmonischer Nanostrukturen und Metamaterialien The Direct Writing of Plasmonic Nanostructures and Metamaterials ...... 112

System Technologie | System Technology 114 Schnelle großformatige Raman-Spektrometer: Untersuchungen von multikristallinen Silizium-Dünnschicht-Solarzellen auf Glas Fast and Large-Scale Raman Spectrometer: Studies of Multicrystalline Silicon Thin Film Solar Cells on Glass ...... 116 Geophysik trifft Archäologie – Mit dem Terra-Scanner durch die Mongolei Geophysics Meets Archaeology – Traveling Through Mongolia with the Terra Scanner ...... 120 Zur optischen Chip-Mikroskopie Optical Chip Microscopy ...... 124 Erste Feldtests mit einer Terahertz-Wärmebildkamera für Sicherheitsanwendungen First Field Tests with a Terahertz Camera for Security Applications ...... 126 Radiometer-Spalt-Baugruppe für MERTIS-IR-Spektrometer Radiometer Slit Assembly for the MERTIS IR Spectrometer ...... 128 Entwicklung eines neuartigen All-in-One Analysewerkzeugs auf Basis eines Fokussierten-Ionenstrahl-/Elektronenstrahlsystems Development of a New All-in-One Analytical Tool Based on Focused Ion/Electron Beam System ...... 130 Schmalbandiger, Single-Frequency-Scheibenlaser und Scheibenlaser-Verstärker mit erhöhter Wellenlängen-Durchstimmbarkeit für spektroskopische Anwendungen Narrow-bandwidth Single-frequency Thin-disk Yb:YAG Laser and Regenerative Amplifier with Expanded Tunability for Spectroscopic Applications ...... 132 Bestimmung der Photolumineszenz-Quantenausbeute von Silicium-Nanokristallen Determining the Photoluminescence Quantum Efficiency of Silicon Nanocrystals ...... 134 ÖFFENTLICHKEITSARBEIT | PUBLIC RELATIONS 136 Das IPHT in der Öffentlichkeit | IPHT in the Public Eye ...... 138

ORGANISATION | ORGANIZATION 140 Organigramm | Organization Chart ...... 142 Wissenschaftlicher Beirat | Scientific Advisory Council ...... 143 Mitglieder des IPHT e.V. | Members of the Convention ...... 144 Finanzen des Instituts 2010 | Budget of the Institute 2010 ...... 145 Personal des Institutes | Staff of the institute ...... 146

IMPRESSUM | IMPRINT 226 8

PROF. DR. JÜRGEN POPP FRANK SONDERMANN Wissenschaftlicher Direktor Kaufmännischer Direktor Scientiﬁ c Director Administrative Director

Ausgezeichnete Forschung mit gesamtgesellschaftlicher Distinguished research relevant to all of society – this is Relevanz – das ist der Anspruch, dem wir uns am Institut the standard we continue to set for ourselves at the Insti- für Photonische Technologien immer wieder auf das Neue tute of Photonic Technology. As an exceedingly successful stellen. In Anbetracht dessen war das Jahr 2010 überaus year, 2010 was no exception to this rule. erfolgreich. The main focus of our work is the research and Im Zentrum unserer Arbeit stehen die Erforschung development of photonic technology and applications in und Entwicklung von photonischen Technologien und An- response to the increasingly important challenges faced by wendungen als Antwort auf Herausforderungen, welche für society both now and for generations to come. die Gesellschaft und für zukünftige Generationen gleicher- In the fi elds of health and medicine optical technol- maßen von hoher Bedeutung sind. ogy contributes to faster and more accurate diagnosis as Im Bereich Gesundheit und Medizin können well as more precise and minimally invasive medical treat- optische Technologien dazu beitragen, schneller und ment. For example, with the help of Raman spectroscopy, genauer zu diagnostizieren sowie präziser, minimal-invasiv the control of hygiene in hospitals could be signifi cantly einzugreifen. Zum Beispiel könnte mit Hilfe der Raman- improved. In an ongoing joint research project funded by Spektroskopie die Überwachung der Krankenhaushygiene the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), entscheidend verbessert werden. In einem aktuellen, vom IPHT is developing a method to quickly identify contami- BMBF geförderten Verbundprojekt entwickelt das IPHT nants in liquid samples. In the case of sepsis, doctors ein Verfahren zur schnellen Identifi zierung von Verunrei- would be able to target and fi ght this pathogen within just nigungen in fl üssigen Proben. Im Falle einer Sepsis wäre a few hours. es Ärzten möglich, innerhalb weniger Stunden gezielt den The threat to society due to terror attacks has Erreger zu bekämpfen. become one of the central themes in politics today. It is Die Bedrohung der Gesellschaft durch terroristi- accompanied by the desire for more security in the public sche Anschläge ist eines der zentralen Themen der Politik realm. The passive THz camera developed by IPHT detects geworden. Damit einhergehend ist der Wunsch nach mehr weapons and explosives, is not ethically objectionable, 9

Sicherheit im öffentlichen Raum. Die am IPHT entwickelte and does not pose any health risks. For their work on the passive THz-Kamera detektiert Waffen und Sprengstoffe, THz security camera, the quantum radiometry research ist aus ethischer Sicht unbedenklich und birgt keinerlei team won the Thurigian Research Award at the beginning gesundheitliche Risiken. Für die Arbeit an der THz-Sicher- of the year – the most prestigious honor offered by the heitskamera erhielt die Arbeitsgruppe Quantenradiometrie Free State of Thuringia. IPHT has won this award seven zu Beginn des Jahres den Thüringer Forschungspreis – die times. The technology behind the THz camera also con- höchste Auszeichnung, die der Freistaat vergibt. Das IPHT vinced the jury of the ›365 Locations in the Land of Ideas‹ gehörte bereits zum siebenten Mal zu den Preisträgern. competition. Die Technologie der THz-Kamera überzeugte auch die Juro- The protection of our environment is a challenge ren des Wettbewerbes ›365 Orte im Land der Ideen‹. that will continue to be faced by us for generations to Der Schutz unserer Umwelt ist eine Herausforde- come. IPHT is currently researching modern sensor tech- rung, der wir uns generationenübergreifend stellen müssen. nology that can be used in the inspection of air and water Das IPHT erforscht moderne Sensortechnik zur Überwa- samples. Optical technology aids, for example, in detecting chung von Luft- und Wasserproben. Optische Technologien impurities in natural bodies of water and serves as a qual- helfen zum Beispiel, Verschmutzungen in natürlichen ity control in sewage treatment. Gewässern aufzuspüren, und dienen als Qualitätskontrolle The production of renewable energy is crucial to bei der Wiederaufbereitung von Abwässern. the protection of natural resources. We are working on Für die Wahrung natürlicher Ressourcen ist die Ge- increasing the degree of effi ciency of (thin fi lm) photovolta- winnung regenerativer Energie entscheidend. Wir arbeiten ics. We are also developing fi ber-optical sensors for use daran, den Wirkungsgrad der (Dünnschicht-)Photovoltaik in the rotor blades of wind turbines and the turbines of weiter zu erhöhen. Zudem entwickeln wir faseroptische hydroelectric installations to increase their effi ciency. Sensoren für Rotorblätter von Windkraftanlagen oder für Turbinen von Wasserkraftanlagen, um so deren Effi zienz zu steigern. Die Entwicklung der genannten Beispiele erfordert op- The development of these examples requires optimal 10 timale Forschungsbedingungen. Das IPHT verfügt über research conditions. IPHT has the most modern infra- modernste Infrastruktur und Räumlichkeiten. Unsere im structure and premises available. Our fi ber drawing tower Dezember 2009 in Betrieb genommene Faserziehanlage commissioned in December of 2009, which is used in the zur Herstellung und Veredelung von Glasfasern mit hoch- manufacturing and processing of optical fi bers with highly- komplexen Kernen ist europweit einer der modernsten. Der complex cores, is one of the most modern in all of Europe. Reinraum, dass technologische Herz des Institutes, wird Our clean room is the technological heart of the Institute. seit Anfang 2010 einer grundlegenden Modernisierung We began the fundamental modernization and expansion und Erweiterung unterzogen. Im Frühjahr 2011 werden die of the clean room at the beginning of 2010. The renova- Arbeiten abgeschlossen sein. tions are expected to end in the spring of 2011. Die Struktur der Forschungsschwerpunkte und The structure of the departments and the research Abteilungen wurde weiter optimiert. Der Schwerpunkt performed in each department was further optimized. The Systemtechnologie (ehemals Detektion und Instrumentie- main focus of research in systems technology (formerly rung) konzentriert sich auf Verfahren zur Integration von known as detection and instrumentation) is on methods Mikro- und Nanotechnologien sowie von Fasertechnologie of integration of micro and nanotechnology as well as of in komplexe Systemlösungen. Vor allem die drei applika- fi ber technology in complex systems solutions. Particularly tiven Forschungsschwerpunkte Biophotonik, Faseroptik the three main focuses of applied research – biophoton- und Photonische Detektion profi tieren von diesem Know ics, fi ber optics, and photonic detection – benefi t from How. Der Schwerpunkt Photonische Detektion (ehemals this know how. The main focus of research in photonic Dünnschicht-Photovoltaik) wurde thematisch erweitert detection (formerly known as thin fi lm photovoltaics) was und umfasst nun auch die Arbeiten auf dem Gebiet der thematically expanded and now comprises the work per- Quantendetektion. formed in the fi eld of quantum detection. Kooperationen mit Hochschulen, außeruniversitären Collaboration with universities, nonacademic institutes, Einrichtungen und der Wirtschaft sind eine weitere and industry is another essential condition for successful 11 essenzielle Bedingung für erfolgreiche Forschungsarbeit. research work. An excellent example of such collabora- Herausragendes Beispiel ist die Arbeit der Jenaer Biochip tion is the Jena BioChip Initiative (JBCI). Together with Initiative (JBCI). Das IPHT entwickelte gemeinsam mit the Friedrich Schiller University of Jena, IPHT developed der Friedrich-Schiller-Universität Jena ein Chipsystem zur a chip-based system for the detection of microorganisms. Detektion von Mikroorganismen. Ein entscheidender Vorteil A crucial advantage of this system compared to existing im Vergleich zu bestehenden Lösungen ist die miniaturi- solutions is its miniaturized design. This design makes it sierte Bauweise, die es ermöglicht, vor Ort in kürzester possible to detect samples on site within a short period Zeit Proben zu bestimmen. Kurz vor Redaktionsschluss er- of time. Shortly before our editorial deadline, we received reichte uns die Meldung, dass die JBCI mit dem Thüringer the news that the JBCI will be honored with the Thuring- Forschungspreis sowie als ›Ausgewählter Ort im Land der ian Research Award as well as decorated as a ›Selected Ideen‹ ausgezeichnet werden wird. Wir bleiben unserem Location in the Land of Ideas‹.We are maintaining the high Anspruch treu. standard we set for ourselves. Besonderer Dank seitens des Vorstandes richtet The Board of Directors would like to take this sich an alle Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Institu- opportunity to give a special thanks to all the employees tes. Deren Ideen und Engagement sind es, die das IPHT at IPHT. Their ideas and dedication are what truly dis- wahrlich auszeichnen und in Zukunft weitere Höchstleis- tinguishes IPHT and will make maximum performance tungen ermöglichen. possible in the future.

PROF. DR. JÜRGEN POPP FRANK SONDERMANN Wissenschaftlicher Direktor Kaufmännischer Direktor Scientiﬁ c Director Administrative Director

Jena | März 2011 Jena | March 2011 Chronik Chronic Chronik Chronic Jahresrückblick Year in Review

Mit dem Hubschrauber auf Schatzsuche Treasure Hunt by Helicopter Gemeinsam mit der Firma Stemme und der Supracon AG At the International Aerospace Exhibition in Berlin, IPHT, präsentierte das IPHT auf der Internationalen Luft- und together with the companies Stemme and Supracon AG, Raumfahrtausstellung in Berlin ein magnetisches Vollten- presented a magnetic full-tensor system which is able to sorsystem, das mit bisher unerreichter Präzision Rohstoffe detect resources in the earth with unmatched precision. im Erdreich fi nden kann. Dazu misst es kleinste Änderun- To do this, the system measures minute changes in the gen des Erdmagnetfeldes mit sehr hoher Aufl ösung, die earth’s magnetic fi eld with very high resolution. These das Vorhandensein von Bodenschätzen verraten. Herzstück changes then reveal the occurrence of mineral resources. des Messsystems sind SQUID-Gradiometer aus dem IPHT. SQUID gradiometers from IPHT are at the heart of the Trotz ihrer enormen Empfi ndlichkeit arbeiten die Sensoren measurement system. Despite their enormous sensitiv- ohne aufwendige und teure Schirmung und können frei ity these sensors work without complex and expensive im Erdfeld bewegt werden. JESSY STAR kann sowohl von shielding and can be moved freely through the earth’s einem Hubschrauber als auch vom Flugzeug aus eingesetzt fi eld. JESSY STAR can be used on board a helicopter or an werden und hat sich bereits in weit über hundert Flug- airplane and has proven itself in more than one hundred stunden und über 25.000 Flugkilometern bewährt. hours of fl ight and over 25,000 air kilometers.

Ausgezeichnete Wissenschaft Excellent Research Die Ereignisse an Bord des Fluges nach Detroit am ersten The events on board a Detroit-bound fl ight on Christmas Weihnachtsfeiertag 2009 lösten eine heftige Debatte Day in 2009 led to a fi erce debate about safety checks über Sicherheitskontrollen an Flughäfen aus. Die öffentli- at airports. Public controversy over the ›nude scanners‹ che Kontroverse über die ›Nacktscanner‹ zeigte, dass die made it clear that limiting ethical principles for the sake Einschränkung ethischer Prinzipien zugunsten von mehr of heightened safety is too high a price to pay for many Sicherheit für viele Menschen ein zu hoher Preis ist. Umso people. Therefore, it was all the more joyous when the erfreulicher war die Auszeichnung mit dem Thüringer Thuringia Research Award 2009 was being given to IPHT Forschungspreis 2009 für eine Entwicklung des IPHT, die for a development that precludes such medical and ethical gesundheitliche und ethische Bedenken von Vornherein concerns from the beginning: the passive terahertz security ausschließt: die passive Terahertz-Sicherheitskamera. Die camera. The camera detects the THz radiation emitted by Kamera misst die körpereigene THz-Strahlung. Gegen- the human body. High-risk objects, such as, for example, stände mit Gefährdungspotential wie z.B. Waffen oder weapons and explosives, that are carried on the body Sprengstoffpakete, welche am Körper getragen werden, create a suspicious shadow in the captured radiation im- verursachen einen verdächtigen Schatten auf dem erfass- age. Unlike conventional devices, the THz camera does not ten Strahlungsbild. Im Vergleich zu herkömmlichen Geräten depict anatomic details and, therefore, does not require an stellt die THz-Kamera keine anatomischen Details dar und artifi cial blurring of images. In addition, the absence of ac- kommt daher ohne eine künstliche Verfremdung der Bilder tive radiation prevents any potential danger to the health aus. Darüber hinaus bedeutet der Verzicht auf eine aktive of the person being examined. Bestrahlung die konsequente Vermeidung jeglicher potenti- Prof. Hans-Georg Meyer, Dr. Viatcheslav Zakosarenko, eller Gefährdung der Gesundheit der untersuchten Person. Dr. Solveig Anders, Dr. Günter Thorwirth, Torsten May, Prof. Hans-Georg Meyer, Dr. Viatcheslav Zakosaren- Marco Schulz, and Michael Starkloff together form the 15 ko, Dr. Solveig Anders, Dr. Günter Thorwirth, Torsten May, quantum radiometry team of the department for quantum Marco Schulz und Michael Starkloff bilden das ausgezeich- detection which received the Thuringia Research Award nete Team der Arbeitsgruppe ›Quantenradiometrie‹ der 2009 from Christoph Matschie, Secretary of Education, Sci- Abteilung ›Quantendetektion‹, das den Thüringer For- ence, and Culture. During his laudation, Prof. Theo Tschudi schungspreis 2009 aus den Händen von Minister Christoph of the Technical University of Darmstadt honored the Matschie entgegennahm. In seiner Laudatio würdigte Prof. extraordinary team work in the category applied research. Theo Tschudi (TU Darmstadt) die außerordentliche Team- Together with industrial partners (Jena-Optronik GmbH, leistung in der Kategorie Angewandte Forschung. Gemein- Supracon AG) the outstanding and highly innovative devel- sam mit Industriepartnern (Jena-Optronik GmbH, Supra- opment of a laboratory device was achieved that can lead con AG) gelang die herausragende und hoch innovative to a breakthrough in modern security technology. Entwicklung eines Labormusters, das zu einem Durchbruch in der modernen Sicherheitstechnik führen kann. chronik

Nachwuchsförderung am IPHT Promotion of Young Talent at IPHT Schüler der 4. Klasse aus der Heinrich-Heine-Schule er- Fourth-grade students at the Heinrich Heine school ex- kundeten Labore des Instituts. Mit großen Interesse und plored the laboratories of the Institute. They approached unerwarteten Fragen näherten sie sich dem wissenschaft- the scientifi c life with great interest and unexpected lichen Alltag. So lernten sie wissenschaftlich-technische questions, learning about scientifi c and technological work Arbeitsabläufe live und vor Ort kennen. Zum Beispiel wofür fl ows live and on site. For example, they learned what man Glasfasern braucht und wie diese hergestellt werden. optical fi bers are used for and how they are manufactured. Wissenschaftler erklärten den Kindern die Fertigung der The scientists explained the manufacture of thin fi bers dünnen Faser im neuen Ziehturm des IPHT. Ein besonde- in the new IPHT drawing tower to the schoolchildren. A res Highlight war die vielfache Vergrößerung einer Zecke particular highlight was the multiple magnifi cation of a tick unter einem Rasterelektronenmikroskop. Selbst Hand anle- under a scanning electron microscope. The little research- gen konnten die kleinen Forscher bei einem Experiment zur ers became actively involved in a hands-on experiment Herstellung farbiger Nanopartikellösungen. Es wurde fl eißig to produce colored nanoparticle solutions. Notes were mitgeschrieben und diskutiert, so dass sich die Wissen- taken so diligently and discussions held so intensely that schaftler um ihre Nachfolge keine Sorgen machen müssen. the researchers do not need to worry about the fate of Durchgeführt wurde der Tag im Rahmen der Schulprojekt- their successors. The fi eld trip was carried out during the woche ›Jena – Stadt der Wissenschaften‹. school’s project week ›Jena – City of Science‹.

Vergabe der IPHT-Preise IPHT’s Institutional Awards Gleich vier Preise verlieh das IPHT in diesem Jahr für A total of four awards were given by the IPHT this year for hochkarätige und ideenreiche Leistungen seiner Mitarbei- the top-notch and imaginative achievements of its employ- ter. Dr. Thomas Schüler wurde für seine im letzten Jahr ees. Dr. Thomas Schüler was honored for his dissertation, mit Auszeichnung bewertete Dissertation ausgezeichnet. which was rated with distinction last year. During his pro- Während seiner Promotion gelang ihm die Entwicklung motion he was able to develop a system for the fast, easy, eines Systems, mit dem es möglich ist, DNA verschiedens- and reliable analysis of different DNA samples. Another ter Proben schnell, einfach und zuverlässig nachzuweisen. award went to Volker Reichel for his many years of work in Eine Anerkennung erhielt Volker Reichel für seine langjäh- the fi eld of optical fi bers. He signifi cantly shaped the fi eld rige Tätigkeit auf dem Gebiet der optischen Fasern. Er hat of active optical fi bers. chronic

den Arbeitsbereich aktiver optischer Fasern wesentlich geprägt. Die Sparkasse Jena-Saale-Holzland sponserte traditionell die jährlich zu vergebenden Ehrung für die beste Diplomarbeit. Dieses Jahr konnten sich Johann Schäfer und Thomas Zeuner über die Auszeichnungen freuen. Beide Arbeiten wurden in der Arbeitsgruppe 17 ›Laserdiagnostik‹ angefertigt.

IPHT bei Laborvergleichsstudie vorn Das IPHT Jena erzielte bei der aktuellen Laborvergleichs- studie EDX 2010 erneut Bestnoten. Ziel der Studie der Firma nanoAnalytics GmbH ist es, die Leistungsfähigkeit objektiv zu beurteilen sowie mit anderen Einrichtungen zu vergleichen. As is tradition, the Sparkasse bank of Jena Saale Holzland Eine unbekannte Messprobe musste mittels sponsored the annual award for best thesis, which went to energiedispersiver Röntgenspektrometrie (EDS) mög- Johann Schäfer and Thomas Zeuner this year. Both theses lichst exakt analysiert werden. Dabei war die quantita- were written in the laser diagnostics work group. tive Zusammensetzung der aus Gold, Silber und Kupfer zusammengesetzten Probe so genau wie möglich zu IPHT Leads a Laboratory Comparison Study bestimmen. Die vom IPHT Jena an den Veranstalter During the EDX 2010 laboratory comparison study IPHT übermittelten Ergebnisse bestätigten bei allen drei Ele- again received the highest ratings. The goal of this study, menten innerhalb enger Fehlertoleranzen hervorragend carried out by the company nanoAnalytics GmbH, was the die Sollzusammensetzung der Messprobe. Damit ordnet objective evaluation of capabilities and the comparison to sich das Institut, wie auch bereits in den vergangenen other institutes. Jahren, in der Spitzengruppe der teilnehmenden 50 Using energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) an Labore ein und belegt die hohe Fachkompetenz auf dem unknown sample had to be analyzed as exactly as possible. Gebiet der Röntgen spektrometrie. The quantitative composition of the gold, silver, and copper containing sample had to be determined as accurately as possible. The measurement results sent by IPHT to the organizer outstandingly conﬁ rmed the target composition for all three elements of the measurement sample within tight margins of error. With this result, IPHT ranks in the top group among the 50 participating laboratories, as in the past years, and conﬁ rms its high expertise in X-ray spectrometry. chronik

Photonics4Life präsentiert das Mini-Labor Photonics4Life Presents Miniature Laboratory für unterwegs for Mobile Applications Forscher aus dem EU-Netzwerk Photonics4Life präsentier- During the Photonics Europe in Brussels researchers ten auf der Photonics Europe in Brüssel einen Biochip, der from the EU network Photonics4Life presented a biochip biologische Nachweise innerhalb von wenigen Minuten which allows on-site biological analysis within just a few 18 direkt vor Ort erlaubt. Bisher erfordert der Nachweis von minutes. In the past the detection of pathogens required Krankheitserregern ein großes, herkömmliches Labor. Bis a conventional large-scale laboratory. Generally, a lot of die Probe dort ankommt, ist häufi g viel Zeit verstrichen. time passed until the sample fi nally arrived at the lab. Die Gruppe um Prof. Jürgen Popp vom IPHT vereinfachte Prof. Jürgen Popp’s work group at IPHT simplifi ed and und verkleinerte das Nachweissystem zusammen mit der miniaturized the analytical system together with the ›Jena ›Jena Biochip Initiative‹ (JBCI), einer Nachwuchsgruppe Biochip Initiative‹ (JBCI), a group of young researchers at der Friedrich-Schiller-Universität. In haarfeinen Spalten the Friedrich Schiller University. Using a simple resistance detektiert der Biochip durch eine einfache Widerstands- measurement in hairline columns the biochip detects messung Stoffe und deren Konzentration. Bisher wurde der substances and their concentration. In the past, the chip Chip optimiert, um damit Pfl anzenschädlinge zu erkennen. has been optimized to recognize plant pathogens. Analyz- Analysen von Grundwasserproben oder das Testen von ing ground water samples or testing emergency patients Notfallpatienten auf eingenommene Medikamente sind for any pharmaceuticals taken are other potential fi elds of mögliche weitere Einsatzfelder. application. Die Photonics Europe ist die größte Konferenz für Photonics Europe is the largest conference for scien- wissenschaftliche Neuerungen auf dem Gebiet der La- tifi c discoveries in laser and optical research. This year’s ser- und Optikforschung. Der Schwerpunkt dieses Jahr focus was on biophotonics, a fi eld in which the most war die Biophotonik, ein Fachgebiet in dem modernste modern optical technologies are employed towards health. optische Technologien für die Gesundheit eingesetzt Photonics4Life is the European network of excellence for werden. Photonics4Life ist das europäische Exzellenznetz- biophotonics. Thirteen top research institutes have allied werk für Biophotonik. 13 Spitzenforschungsinstitute haben to establish a pan-European biophotonics platform for sich zusammengeschlossen, um eine gesamteuropäische academia and industry. Their goal is to initiate a paradigm Plattform der Biophotonik für Akademie und Industrie zu shift in research. The dialog and the collective research chronic

etablieren. Ihr Anliegen ist es, einen Paradigmenwechsel between technical developers and biomedical users are to in der Forschung zu initiieren. Auf lokaler und europäischer be strengthened on local and European levels. Ebene sollen Dialog und die gemeinsame Forschung von technischen Entwicklern und biomedizinischen Anwendern Roofi ng Ceremony of Clean Room Expansion gestärkt werden. One might think that building cranes are an integral part of the Beutenberg Campus in Jena this year, for instance at Richtfest am Reinraum-Erweiterungsbau the construction site of the building expansion of the IPHT Baukräne gehörten dieses Jahr zum Erscheinungsbild auf clean room. This modernization encompasses measures dem Jenaer Beutenberg-Campus. So auch auf der Baustelle for the reduction in energy usage by switching to a new zum Erweiterungsbau des Reinraumes am IPHT. Die Mo- ventilation system as well as the renewal of technical dernisierung umfasst Maßnahmen zur Energiereduzierung equipment, installations, and utilities supplies. The federal durch Umrüstung auf ein neues Lüftungskonzept sowie government supported these activities with 6.8 million eu- die Erneuerung der Betriebstechnik und Medienversorgung. ros from the economic stimulus package II. Thanks to the Der Bund förderte die Maßnahmen mit 6,8 Millionen Euro two-story addition and improved usage of air conditioning, aus dem Konjunkturprogramm II. Durch den zweistöcki- employees will benefi t from a total area of 1000 square gen Anbau und verbesserte Nutzung der Klimatechnik meters in the future. The clean room is one of the most steht den Mitarbeitern zukünftig eine Gesamtfl äche 1000 modern ones of its kind in Thuringia, making research and Quadratmeter zur Verfügung. Der Reinraum zählt zu einer development on a new level possible. »The technological der modernsten Einrichtungen dieser Art in Thüringen und heart of the Institute beats here« said Prof. Popp at the ermöglicht Forschung und Entwicklung auf einem neuen festive roofi ng ceremony. State Secretary Prof. Thomas Niveau. »Hier schlägt das technologische Herz des Institu- Deufel was among the guests. tes«, so Prof. Popp zu den Gästen des feierlichen Richtfes- tes, zu denen Staatssekretär Prof. Thomas Deufel zählte. chronik

DNA als Baustein DNA ist nicht nur der Träger der Erbinformation von Lebewesen, sondern auch ein hervorragender Baustein zur Erzeugung von Strukturen im Nanometerbereich. Dr. Wolfgang Fritzsche, Leiter der Forschungsabteilung 20 Nanobiophotonik beschäftigt sich seit gut einem Jahrzehnt am IPHT mit den außergewöhnlichen Eigenschaften des Erbmoleküls und dessen Verwendung als molekularer Bau- stein. Bereits zum 11. Mal trafen sich in Jena internationale Wissenschaftler, um über den Einsatz des Erbmoleküls in den Bereichen ›nano‹ und ›mikro‹ zu diskutieren. Aktuelle Arbeiten auf dem Gebiet integrierter mikroelektronischer Systeme und deren Anwendung in der Medizin oder Biotechnologie stellte Professor Michael Heller aus San DNA as a Building Block Diego in seinem Vortrag vor. Janina Wirth, Doktorandin in Not only does DNA carry the genetic information of crea- Fritzsches Arbeitsgruppe, präsentierte Möglichkeiten, mit tures, it is also an excellent building block for the creation Laserlicht gezielt DNA-Moleküle zu manipulieren. of structures on the nanoscale. For more than a decade now, Dr. Wolfgang Fritzsche, leader of the nanobiophoton- Schavan würdigt den gesellschafl ichen Nutzen der ics research department, has studied the exceptional prop- Biophotonik erties of the genetic molecule and its usage as a molecular Hoher Besuch beim jährlichen Symposium des BMBF- building block at IPHT. International researchers met in Forschungsschwerpunktes Biophotonik. Bundesforschungs- Jena for the 11th time to discuss usage of the genetic mol- ministerin Prof. Dr. Annette Schavan informierte sich vor ecule in the ›nano‹ and ›micro‹ areas. Professor Michael Ort über neue optische Technologien im Kampf gegen Heller from San Diego presented current work in the area Alzheimer, Sepsis und Krebs. In ihrer Ansprache an die of integrated microelectronic systems and their application Kongressteilnehmer betonte sie den hohen Stellenwert der in medicine or biotechnology in his speech. Janina Wirth, Biophotonik. Optische Technologien werden die Medizin- Ph.D. student in Fritzsche’s work group, presented pos- technik maßgeblich verändern und prägen, so das Fazit der sibilities to specifi cally manipulate DNA molecules using Bundesministerin und der etwa 200 Mediziner, Naturwis- laser light. senschaftler und Wirtschaftsvertreter in Ulm. Konkrete optische Lösungen für die medizinische Praxis waren in Schavan Recognizes the Benefi ts of Biophotonics for der kongressbegleitenden Ausstellung zu sehen. »Entschei- Society An important visitor came to the annual symposium of the biophotonics research focus of the Federal Ministry of Education and Research (BMBF). Federal Secretary of Research Prof. Dr. Annette Schavan caught up on novel optical technologies to fi ght Alzheimer’s disease, sepsis, and cancer. In her speech to the participants of the congress she emphasized the signifi cance of biophotonics. The conclusion reached by the secretary and the ca. 200 health professionals, natural scientists, and industry representatives in Ulm was that optical technologies will signifi cantly change and shape medical technology. Specifi c optical solutions for medical practice were on display at the exhibition accompanying the congress. »The networking between chronic

dend für die Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse science, medicine, and industry is the deciding factor in der Biophotonik-Forschung in alltagstaugliche Anwendun- the implementation of scientifi c fi ndings of biophotonics gen ist die Vernetzung von Wissenschaft, Medizin und research into everyday applications« said chairman Prof. Dr. Industrie«, so Tagungspräsident Prof. Dr. Jürgen Popp. Jürgen Popp. Vorgestellt wurde unter anderem ein neuer Ansatz One of the applications presented was an approach zur schnellen Identifi zierung von Keimen in Infusionslö- for the fast identifi cation of germs in infusions and bodily sungen und Körperfl üssigkeiten. Mit Unterstützung des fl uids. Supported by the BMBF and in collaboration with BMBF erforscht das IPHT in Zusammenarbeit mit der the University Hospital of Jena and other partners, IPHT Universitätsklinik Jena und weiteren Partnern das neue is researching this novel technique. Thanks to the innova- Verfahren. Künftig soll aufgrund des innovativen Nachwei- tive analysis, the adequate treatment of a life-threatening ses eine adäquate Behandlung bei einer lebensbedrohli- sepsis in a very short time will be possible in the future. chen Sepsis in kürzester Zeit möglich sein. Green Thumb Thanks to a Small Chip Grüner Daumen dank kleinem Chip During the Innovation Days, hosted by the Federal Auf den Innovationstagen des Bundesministeriums für Ministry of Nutrition, Agriculture and Consumer Protec- Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) tion (BMELV), the Institute of Photonic Technology (IPHT) 2010 in Berlin präsentierte das IPHT im Rahmen eines presented a chip-based method for the detection of Highlight-Vortrages ein neues Verfahren zur Chip-gestütz- plant diseases. Phytophthora (the plant destroyer) is a ten Identifi zierung von Pfl anzenkrankheiten. Ein weitver- widespread germ. It is responsible for root rot in straw- breiteter Keim ist Phytophthora (die Pfl anzenvernichtende). berries and blight in potatoes. Together scientists from Er verursacht unter anderem die Wurzelfäule bei Erdbeeren IPHT, BECIT GmbH (Halle), and the Julius Kühn Institute oder die Braunfäule an Kartoffeln. Wissenschaftler des (JKI, Braunschweig) developed a system based on the IPHT, der BECIT GmbH (Halle) sowie des Julius-Kühn- detection of the germs’ genetic material. It is planned to Institutes (JKI, Braunschweig) entwickelten ein System, automate and miniaturize the system in the future so that das auf dem Nachweis des Erbgutes der Erreger basiert. all components necessary for detection can be utilized on Zukünftig soll das System soweit automatisiert und site. Due to the shorter reaction time required to introduce verkleinert werden, dass alle für den Nachweis nötigen countermeasures in case of infestation, crop failures that Komponenten vor Ort einsetzbar sind. Durch kürzere cost billions can be avoided. Reaktionszeiten beim Einleiten von Gegenmaßnahmen bei Krankheitsbefall wären Ernteausfälle in Milliardenhöhe vermeidbar. chronik

Nanomedizin sicher gestalten Designing Safe Nanomedicine Die Erforschung von möglichen Nebenwirkungen von The goal of the ›NanoMed‹ project is research into po- Nanopartikeln in der Medizin ist das Ziel des Projektes tential side effects of nanoparticles in medicine. Together ›NanoMed‹. Mit Partnern aus Industrie und Forschung with partners from industry and research (chemicell GmbH, (chemicell GmbH, chemagen AG, HTS Systeme GmbH, FSU chemagen AG, HTS Systeme GmbH, FSU Jena) IPHT sci- Jena) werden Wissenschaftler des IPHT Nanopartikel auf entists will analyze nanoparticles with regard to their toxic ihre toxischen Eigenschaften hin untersuchen und ihre properties and test their tolerance in different medical Verträglichkeit in verschiedenen medizinischen Schran- barrier systems. In nanomedicine such particles are used kensystemen prüfen. In der Nanomedizin werden solche to better diagnose diseases and to more efﬁ ciently combat Partikel eingesetzt, um Krankheiten besser zu diagnosti- them. Nanoparticle-based therapies or their application as zieren und efﬁ zienter zu bekämpfen. Anwendungen von markers in bioanalysis are increasing rapidly. This project Nanopartikel-basierten Therapien oder auch als Marker in is part of the BMBF’s ›Health-related Aspects of Synthetic der Bioanalytik nehmen stark zu. Das Projekt läuft im Rah- Nanomaterials – NanoCare‹ research program. It focuses men des Forschungsprogrammes ›Auswirkungen syntheti- on the characterization and capture of the contact between scher Nanomaterialien auf den Menschen – NanoCare‹ des cells (tissue included) and nanoparticles. BMBF. Dabei fokussiert es auf die Charakterisierung und Erfassung des Kontaktes zwischen Zellen (auch Geweben) mit Nanopartikeln. chronic

IPHT Jena ist ›Ausgewählter Ort‹ im Land der Ideen IPHT Jena is a ›Selected Landmark‹ Ein aufregendes und überaus erfolgreiches Jahr für das in the Land of Ideas IPHT und besonders für die Arbeitsgruppe Quantenra- After an exciting and very successful year, IPHT and, in diometrie wurde zu Jahresende mit der Auszeichnung particular, the quantum radiometry work group were ›Ausgewählter Ort‹ im Land der Ideen gewürdigt. Aus honored with the award ›Selected Landmark‹ in the Land mehr als 2.200 Bewerbungen überzeugte die Terahertz- of Ideas. Out of more than 2,200 applicants the terahertz 23 Sicherheitskamera die unabhängige Jury. Die neuartige security camera convinced the independent jury. Using Kamera erzeugt mithilfe von hochempﬁ ndlichen Sensoren highly sensitive sensors, this novel camera delivers heat Wärmebilder von Fluggästen, schont dabei deren Gesund- images of air passengers while preserving their health heit und respektiert ihre Privatsphäre. Sie spürt Waffen and respecting their privacy. The camera is able to detect und Explosivstoffe am menschlichen Körper auf, ohne concealed weapons and explosives without subjecting a diesen aktiv zu bestrahlen oder die Anatomie des Körpers person to active radiation or depicting the anatomy of the detailliert abzubilden. human body in a detailed manner. Sebastian Lechner von der Deutschen Bank über- Sebastian Lechner of Deutsche Bank presented the reichte die Auszeichnung an den Leiter der Arbeitsgruppe award to Torsten May, leader of the quantum radiom- Quantenradiometrie Torsten May. Die Terahertz-Sicherheits- etry work group. The terahertz security camera is one of kamera ist damit einer von 365 Preisträgern, die jedes 365 prize winners that are honored each year under the Jahr unter der Schirmherrschaft des Bundespräsidenten auspices of the German president. »The terahertz security prämiert werden. »Die Terahertz-Sicherheitskamera ist ein camera is an example of German imagination, research Beispiel für deutschen Ideenreichtum, Forschergeist und spirit, and scientiﬁ c dedication« said Sebastian Lechner wissenschaftliches Engagement«, so Sebastian Lechner during the award ceremony. anlässlich der Preisverleihung. Innovationsprojekte Innovation Projects Innovationsprojekte Innovation Projects innovationsprojekte

Plasmonisch getunte optische Faser für die Metal nanoparticles show great potential for the develop- Bioanalytik: Nachweis von phytopathogenen ment of novel optical sensor concepts. Incident electro- Mikroorganismen mittels LSPR magnetic waves (in this case, visible light) can cause a collective oscillation of the conduction electrons in such Plasmonically Tuned Optical Fiber for Bioanalytics: metal particles. This results in macroscopically noticeable Detection of Phytopathogenic Microorganisms optical effects such as the typical spectral resonance (color) Using LSPR-Sensing of such particle solutions. The position of this so-called localized surface plasmon resonance (LSPR) primary depends a. csáki, th. henkel, f. jahn, s. julich, i. latka, on the material, size, and shape of the particles, but also 26 d. malsch, th. schneider, k. schröder, k. schuster, on the surrounding medium. Changes in the surrounding a. schwuchow, b. seise, r. spittel, k. strelau, medium result in a wavelength shift of the plasmon reso- k. weber, w. fritzsche nance. The plasmonic properties can be precisely adjusted through chemical synthesis, thus enabling the production Metall-Nanopartikel zeigen ein großes Potential für die of a suitable type of transducer for any sensor applica- Entwicklung von neuartigen optischen Sensorkonzep- tion. Metal nanoparticles can serve as transducers in both ten. In solchen Metallpartikeln kann beim Auftreffen von their single-particle form and arranged in layers. Within elektromagnetischen Wellen (hier Licht) eine kollektive the framework of the Innovation Project such particle Schwingung der Leitungselektronen angeregt werden. layers were embedded into microstructured optical fi bers Diese äußert sich in makroskopisch wahrnehmbaren (MOFs), making them plasmonically active. The process optischen Effekten wie zum Beispiel der typischen Färbung of nanoparticle layer deposition (NLD), which was specifi - von Lösungen solcher Partikel. Die Lage dieser so ge- cally developed at IPHT for this purpose (see our 2009 nannten lokalisierten Oberfl ächenplasmonen-Resonanz Annual Report), combines a self-organizing monolayer (LSPR) hängt primär vom Material, der Größe und der (SAM) techniques with microfl uidics into a reliable tech- Form der Partikel ab, andererseits von den Eigenschaften nique. This technique, contrary to other processes such as der unmittelbarer Umgebung. Ändern sich diese Eigen- chemical vapor deposition (CVD), can be performed entirely

Abb. 1: Plasmonisch modiﬁ zierte optische Faser. Die

Fasern weisen Resonanzen der entsprechenden

plasmonischen Nanopartikel auf (a und b). Wie die

rasterelektronenmikroskopische Aufnahme zeigt (c), ist

die mit NLD-Technik erzeugte Nanopartikel-Beschich-

tung homogen über mehrere Metern Länge (d).

Fig. 1: Plasmonically modifi ed optical fi ber. The fi bers

exhibit resonances of the corresponding plasmonic

nanoparticles (a and b). As shown in the scanning

electron micrograph (c) the nanoparticle coating

produced via NLD process is homogeneous along

several meters in length (d). innovation projects

schaften, so wird diese durch eine Änderung der Plas- at room temperature and is thus non-destructive. So far, monenresonanz angezeigt. Durch chemische Synthese microstructured fi bers up to 6 m in length were plasmoni- kann man die plasmonische Eigenschaften der Partikel cally modifi ed in a homogeneous way. By using different defi niert einstellen und so für jede Sensoranwendung eine particles, fi bers with resonance peaks between 200 and geeignete Transducerart herstellen. Metall-Nanopartikel 800 nm could be produced. können sowohl als Einzelpartikel als auch in Form von These fi bers were examined both transversally and Schichten als Transducer verwendet werden. Im Rahmen longitudinally regarding their suitability for different LSPR des Innovationsprojektes konnten solche Partikelschichten sensor concepts. The transversal concept has proven in mikrostrukturierten optischen Fasern (MOF) eingelagert particularly favorable because optical detection and the werden, wodurch solche Fasern plasmonisch aktiv wurden. channels used for microfl uidics (analyte, activation- and 27 Die am IPHT eigens dafür entwickelte Methode (siehe JB cleaning-solutions) run perpendicularly to one another and 2009) der Nanoparticle Layer Deposition (NLD) kombiniert are thus completely separated. This makes sensor design selbstorganisierende Bildung von Monolagen (SAM) mit der a lot easier. In addition, this design is optimally suited for Mikrofl uidik zu einer zuverlässigen Technik, die im Gegen- the optical analysis of the easy-to-reproduce, dense parti- satz zu anderen Methoden (z.B. Chemical Vapor Deposition, cle layers. In a longitudinal approach such layers are hardly CVD) vollständig bei Raumtemperatur ausgeführt werden usable because of their high attenuation. Meanwhile, kann und daher zerstörungsfrei ist. Damit konnten bisher successful experiments on the detection of phytopatho- mikrostrukturierte Fasern auf einer Länge von bis zu 6 m genic microorganisms using plasmonically activated MOFs homogen plasmonisch modifi ziert werden (Abb. 1). Durch were performed. The shift in plasmon resonance after the die Verwendung unterschiedlicher Partikel wurden Fasern binding of analytes (or recognition elements) is caused mit Resonanzpeaks zwischen 200 und 800 nm realisiert. by the accompanying change in the refractive index of the Diese Fasern wurden sowohl transversal als auch particle environment which was measured in real-time by longitudinal auf Eignung für verschiedene LSPR-Sensor- a spectrometer. After several cleaning cycles the resonance konzepte untersucht. Das transversale Konzept hat sich of the plasmonically activated fi ber returns to its original als besonders günstig erwiesen, weil dabei der optische spectral position. The reversibility of the shift shows that

Abb. 2: LSPR-Nachweis von Phytophtora

kernoviae -DNA in plasmonisch modiﬁ zierter

mikrostrukturierter optischer Faser.

Fig. 2: LSPR-based detection of the DNA of

Phytophtora kernoviae in a plasmonically tuned

microstructured optical ﬁ ber. innovationsprojekte

Nachweis und die mikrofl uidisch genutzten Kanäle (Ana- such transducer segments are reusable. Measurements can lyt, Reaktionslösungen, Reinigung) senkrecht zueinander equally be performed through the polymer coating which verlaufen und somit vollständig entkoppelt sind. Dieses surrounds and protects the fi ber. vereinfacht einen Sensoraufbau deutlich. Außerdem hat es Another possible sensory application for plasmoni- sich als optimal für die optische Auswertung der sehr gut cally activated MOFs is the surface-enhanced Raman spec- reproduzierbaren dichten Partikelschichten erwiesen, die troscopy (SERS). In this technique, fi eld amplifi cation at longitudinal wegen hoher Dämpfungen nur schwer nutzbar the particles’ surfaces is used to enhance the intensity of sind. Inzwischen konnten erfolgreiche Versuche für den a Raman signal. First tests have shown that fi bers which Nachweis von phytopathogenen Mikroorganismen mit plas- were plasmonically modifi ed using nanoparticle layer depo- 28 monisch aktivierten MOFs durchgeführt werden (Abb. 2). sition are also SERS active. These experiments confi rm the Die Verschiebung der Plasmonresonanz bei der Anbindung enormous application potential of such novel fi ber sensors von Analyten (oder Erkennungselementen) basiert auf der in bioanalytics. damit einhergehenden Änderung des Brechungsindex der Partikelumgebung. Sie wurde in Echtzeit mit einem Spek- trometer ausgelesen. Nach erneuten Waschschritten geht die Resonanz der plasmonisch aktivierten Faser in ihre ursprüngliche spektrale Position zurück. Die Reversibilität der Verschiebung zeigt, dass solche Transducer-Segmente wieder verwendbar sind. Die Messungen können sogar durch das die Faser schützend umgebende Polymer-Coa- ting hindurch realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit plasmonisch aktivierte MOFs sensorisch zu nutzen bietet die oberfl ächenverstärkte Ra- man-Spektroskopie (SERS). Hier wird die Feldverstärkung an den Partikeloberfl ächen ausgenutzt, um die Intensität eines Raman-Signals zu erhöhen. In ersten Tests konnte Abb. 3: Vergleich von Raman- und oberfl ächenverstärktem Raman-Signal (SERS) nachgewiesen werden, dass die mit der Nanoparticle Layer in plasmonisch modifi zierten mikrostrukturierten optischen Fasern. Deposition plasmonisch modifi zierten Fasern auch SERS- Fig. 3: Comparison between Raman signals and surface-enhanced Raman (SERS) aktiv sind (Abb. 3). Diese Versuche bestätigen das große signals in plasmonically tuned microstructured optical fi bers. Applikationspotential für diese neuartigen Fasersensoren für die Bioanalytik. innovation projects

Grundlagenuntersuchungen zum Preview: Innovation Project 2010/2011 Transport von beladenen Magnetpartikeln In particle-based assays, particles are transferred between an Domänenwänden different fl uids. In laminar co-fl ow of multiple fl uids this could be realized by an active particle transport perpendic- Basic Research Into the Transport of ular to the direction of fl ow. The transport of magnetic par- Loaded Magnetic Particles on Domain Walls ticles in macroscopic magnetic fi eld gradients is known and utilized. A selective translation of the particles which are confi ned to microscale areas with predetermined transport paths in microchannels, however, cannot be implemented with this technique. 29 r. müller, th. henkel, s. glathe In this project, particles in the stray fi eld of mobile domain walls (DWs) of magnetic nanostripes shall be pinned and then transported together along the structures Ausblick: Innovationsprojekt 2010/2011 in microchannels perpendicular to the fl uids‘ direction In partikelbasierten Assays werden Partikel zwischen of fl ow. The transport of 500-nm to 1500-nm beads on unterschiedlichen Fluiden transferiert. In einer laminaren 200*20 nm2 permalloy stripes was demonstrated. Arc- Parallelströmungen mehrerer Fluide könnte dies durch shaped stripes were manufactured using sputtering and aktiven Partikeltransport senkrecht zur Strömungsrichtung electron-beam lithography. The movement of the DWs realisiert werden. Der Transport von Magnetpartikeln in is achieved through an external, rotating magnetic fi eld. makroskopischen Magnetfeldgradienten ist bekannt und Movement of the beads could be observed using dark-fi eld wird genutzt. Eine selektive, auf mikroskalige Bereiche mit microscopy. Based on frequency-dependent measurements vorgegebenen Transportwegen in Mikrokanälen beschränk- fl ow resistance can be estimated to determine the speed te Translation der Partikel ist mit diesem Verfahren jedoch of transport. nicht umsetzbar. During the remainder of the project an integration Im vorliegenden Projekt sollen die Partikel im Streu- of the magnetic structure into a microfl uidic chip for the feld von beweglichen Domänenwänden (DW) magnetischer detection of transport orthogonal to the direction of fl ow Nanostreifen gepinnt und mit diesen entlang der Struktu- is planned as well as the movement of magnetic beads ren in Mikrokanälen quer zur Strömungsrichtung der Fluide loaded with microparticles. transportiert werden. Im Projekt konnte bereits der Trans- port von 500 bis 1500 nm großen Beads an 200*20 nm2– Permalloystreifen gezeigt werden. Bogenförmige Streifen wurden mittels Sputtern und Elektronenstrahllithographie hergestellt. Die Bewegung der DW wird durch ein äußeres rotierendes Magnetfeld realisiert. Die Bewegung der Beads konnte mit Dunkelfeldmikroskopie beobachtet werden. Aus frequenzabhängigen Messungen lässt sich der Strömungs- widerstand abschätzen, der die Transportgeschwindigkeit bestimmt. Beteiligte Arbeitsgruppen: Angewandte Plasmonik (FAG15), Für die weitere Projektlaufzeit sind die Integration Nanobiophotonik (FAG51), Mikrofl uidik (FAG52), der Magnetstruktur in einem Mikrofl uidikchip zum Nach- Mikrosystemtechnik (FAG53), Mikro-/Nanotechnologie (FAG34) weis des Transports orthogonal zu einer Strömung sowie Work groups involved: Applied plasmonics (FAG15), die Bewegung von mit Mikropartikeln beladenen Magnet- Nanobiophotonics (FAG51), Microfl uidics (FAG52), beads vorgesehen. Microsystems technology (FAG53), Micro/Nanotechnology (FAG34) Die Biophotonik am IPHT ruht auf zwei zentralen Säulen: The two central pillars of biophotonics research at IPHT Biophotonik Der biomolekularen Analytik und biomedizinischen Bildge- are the following: biomolecular analytics and biomedical bung einerseits sowie der Entwicklung neuer mikro-spekt- imaging as well as the development of new microspec- Biophotonics roskopischer Ansätze andererseits. Damit positioniert sich troscopic approaches. With this focus the Institute has das Institut an der entscheidenden Schnittstelle interdiszi- positioned itself into the crucial role of interdisciplinary plinärer Forschung und agiert als Mediator zwischen Physik research gateway and mediator between physics and engi- und Ingenieurwissenschaften auf der einen und Lebens- neering on the one hand and life sciences and medicine on wissenschaften und Medizin auf der anderen Seite. Der the other hand. The emphasis is on research, development Schwerpunkt liegt hierbei auf der Erforschung, Entwicklung and integration of photonic tools and methods to increase und Integration von photonischen Werkzeugen und Verfah- specifi city and sensitivity for analytical and diagnostic im- ren sowohl zur Erhöhung von Spezifi tät und Sensitivität für aging as well as for basic research into life processes. die analytische Diagnostik und Bildgebung als auch für die grundlegende Erforschung von Lebensprozessen. Die Biophotonik am IPHT ruht auf zwei zentralen Säulen: The two central pillars of biophotonics research at IPHT Biophotonik Der biomolekularen Analytik und biomedizinischen Bildge- are the following: biomolecular analytics and biomedical bung einerseits sowie der Entwicklung neuer mikro-spekt- imaging as well as the development of new microspec- Biophotonics roskopischer Ansätze andererseits. Damit positioniert sich troscopic approaches. With this focus the Institute has das Institut an der entscheidenden Schnittstelle interdiszi- positioned itself into the crucial role of interdisciplinary plinärer Forschung und agiert als Mediator zwischen Physik research gateway and mediator between physics and engi- und Ingenieurwissenschaften auf der einen und Lebens- neering on the one hand and life sciences and medicine on wissenschaften und Medizin auf der anderen Seite. Der the other hand. The emphasis is on research, development Schwerpunkt liegt hierbei auf der Erforschung, Entwicklung and integration of photonic tools and methods to increase und Integration von photonischen Werkzeugen und Verfah- specifi city and sensitivity for analytical and diagnostic im- ren sowohl zur Erhöhung von Spezifi tät und Sensitivität für aging as well as for basic research into life processes. die analytische Diagnostik und Bildgebung als auch für die grundlegende Erforschung von Lebensprozessen. biophotonik

Multimodale Bildgebung – der Schlüssel für Optical techniques have the potential to overcome some eine leistungsstarke klinische In-vivo-Diagnostik of the recognized shortcomings of current state-of-the- art clinical diagnostic procedures. State-of-the-art optical Multimodal Imaging – microscopic techniques provide chemical sensitivity as well a Key to Powerful Clinical In-vivo Diagnostics as fast data acquisition and are non-invasive. Thus, our approach combines the decryption of molecular fi ngerprints via Raman spectroscopy with fast nonlinear optical imaging techniques, such as second-harmonic generation (SHG), two-photon fl uorescence (TPF), and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS). A combination of these nonlin- n. vogler, t. meyer, d. akimov,i. latka, c. krafft, ear techniques provides information about the chemical n. bendsoe, k. svanberg, b. dietzek, j. popp structure of a sample. Raman spectroscopy provides a molecular fi ngerprint 32 Optische Technologien besitzen das Potential, einige der deciphering the chemical composition in the focal volume erklärten Mängel aktueller Verfahren der klinischen Diag- of the laser. Based on such spectra vibrational marker nostik zu überwinden. Moderne optische Mikroskopietech- bands are identifi ed, which are used for coherent anti- niken bieten chemische Empfi ndlichkeit sowie eine schnelle Stokes Raman scattering (CARS). Due to the nonlinearity Datenerfassung und sind nicht-invasiv. Deshalb kombiniert of the latter technique, in which three photons interact unser Ansatz die Entschlüsselung molekularer Fingerabdrü- with the sample (see Fig. 1) to generate the signal, several cke mittels Raman-Spektroskopie mit schnellen nicht-linea- disadvantages of the spontaneous Raman process can ren optischen Bildgebungsverfahren wie z.B. die Erzeugung be avoided: CARS gives an amplifi ed signal (compared der zweiten Harmonischen (SHG, second-harmonic genera- to spontaneous Raman) that is not hampered by single- tion), Zwei-Photonen-Fluoreszenz (TPF, two-photon fl uore- photon fl uorescence. This allows for fast image acquisi- scence) und kohärenter Anti-Stokes Raman-Streuung (CARS, tion showing the distribution of the Raman intensity of coherent anti-Stokes Raman scattering). Eine Kombination a certain vibration within the sample. Complementary dieser nicht-linearen Techniken liefert Informationen über information is obtained from second-harmonic generation. die chemische Struktur der Probe. This is another nonlinear optical technique sensitive to Die Raman-Spektroskopie liefert einen molekularen highly ordered, but noncentrosymmetric structures (Fig. 1), Fingerabdruck, welcher die chemische Zusammensetzung a condition which, in biological tissue, is fulfi lled domi- im Fokusvolumen des Lasers entziffert. Auf Grundlage nantly for collagen structure. The third method applied is solcher Spektren werden Schwingungsmarkerbanden two-photon excited fl uorescence (TPF). Similar to SHG, two identifi ziert, welche für kohärente Anti-Stokes Raman- Streuung (CARS) verwendet werden. Aufgrund der Nicht- Linearität dieses Verfahrens, bei dem drei Photonen mit der Probe interagieren, um ein Signal zu erzeugen (siehe Abb. 1), lassen sich einige Nachteile des spontanen Raman- Prozesses vermeiden: CARS liefert ein verstärktes Signal (im Vergleich zu spontanem Raman), welches nicht durch Einzel-Photonen-Fluoreszenz überlagert wird. Dies erlaubt eine schnelle Bilderfassung, welche die Verteilung der Raman-Intensität einer bestimmten molekularen Schwin- gung innerhalb der Probe zeigt. Ergänzende Daten werden Abb. 1: Energieschemata der verschiedenen im multimodalen Ansatz durch die Erzeugung der zweiten Harmonischen gewonnen angewendeten Verfahren. – ein weiteres nicht-lineares optisches Verfahren, welches Fig. 1: Energy schematics of the different techniques applied in the empfi ndlich gegenüber höchst geordneten aber nicht zent- multimodal approach. biophotonics

rosymmetrischen Strukturen ist (Abb. 1). Bei biologischem photons excite molecules in the tissue and the lumines- Gewebe ist diese Bedingung hauptsächlich für kollagene cence is detected (Fig. 1). With spectral unmixing different Strukturen erfüllt. Die dritte angewandte Technik ist die autofl uorophores in the sample can be distinguished. The Zwei-Photonen-Fluoreszenz (TPF). Ähnlich wie bei der SHG advantage of the latter technique is that no external stains regen zwei Photonen Moleküle im Gewebe an und die are required. Lumineszenz wird detektiert (Abb. 1). Mittels spektralem As the nonlinear optical spectroscopic tools high- Entmischen können verschiedene Autofl uorophore in der light various aspects of the tissue composition, their joint Probe unterschieden werden. Der Vorteil dieses Verfahrens integration into a multimodal imaging approach presents ist, dass keine externen Färbemittel benötigt werden. the key to powerful clinical in-vivo diagnostics. This will Die nicht-linearen optischen Spektroskopiewerkzeuge he- be detailed in the following by the application of this ap- ben jeweils verschiedene Aspekte der Gewebezusammen- proach to study the morphochemistry of human basal cell setzung hervor. Ihre gemeinsame Integration zu einem carcinoma (BCC). multimodalen Bildgebungsansatz stellt den Schlüssel für BCC is a skin cancer and presents the most common eine leistungsstarke klinische In-vivo-Diagnostik dar. Dies malignant neoplasm in humans. As with all skin disorders, 33 wird im folgenden durch die Anwendung dieses Ansatzes BCC is very accessible for optical diagnosis and, therefore, auf das Studium der Morphochemie menschlicher Basalio- presents an ideal starting point to evaluate the potential me (BCC, basal cell carcinoma) beschrieben. of multimodal imaging for clinical diagnosis. Clinically, BCC BCC ist ein Hautkrebstyp und stellt den häufi gsten is characterized by an outstretching growth of tumor tissue Fall bösartiger Tumore beim Menschen dar. Wie alle Haut- in the basal cell layer, which is located several hundred krankheiten ist BCC sehr gut zugänglich für eine optische micrometers below the skin’s surface. The tumor can arise Diagnose und stellt damit einen idealen Ausgangspunkt für as very localized, low-grade malignant types as well as die Bewertung des Potentials multimodaler Bildgebung in in highly aggressive and devastating forms. The various der klinischen Diagnostik dar. Medizinisch gesehen handelt types of BCC exhibit different tissue morphologies as well es sich bei BCC um einen Auswuchs an Tumorgewebe in as different signaling and regulating pathways (i.e., a dif- der Basalzellenschicht, welche mehrere hundert Mikrome- ferent cell biology). This provides a challenge to the clinical ter unter der Hautoberfl äche liegt. Der Tumor kann sowohl diagnosis of BCC, which usually follows the procedure lokal eng begrenzt mit niedrigem Malignitätsgrad als auch strongly relying on the expertise and experience of the in sehr aggressiver und zerstörerischer Form auftreten. Die pathologist. First, a visual inspection is performed. In the verschiedenen Arten von BCC besitzen unterschiedliche case of uncertainties a punch biopsy is obtained and the Gewebemorphologien sowie unterschiedliche Signal- und instantly frozen samples are histopathologically examined. Regulierungspfade, d.h. eine unterschiedliche Zellbiologie. This usually includes staining the samples to highlight par- Dies macht die klinische Diagnose von BCC schwierig. Der ticular compartments within the cells of the tissue. Based folgende Ablauf verlässt sich dabei stark auf die Expertise on the size of the cells, the shape, density, and especially und die Erfahrung des Pathologen: Zuerst wird eine visu- the cytoplasm-nuclei ratio, a diagnosis is made which is elle Inspektion vorgenommen. Bei Unsicherheit wird eine followed by the decision for further treatment. If a tumor Stanzbiopsie vorgenommen und die sofort gefrorenen Pro- is identifi ed a surgical procedure is performed, called Mohs ben werden histopathologisch untersucht. Dies beinhaltet surgery, to sequentially remove tissue until the border of für gewöhnlich das Einfärben der Proben, um bestimmte the tumor is reached. This can, depending on the size of Teile innerhalb der Zellen des Gewebes hervorzuheben. Auf the tumor, have a very devastating effect on the patient, Basis von Größe, Form und Dichte der Zellen sowie vor including the removal of large skin areas. allem dem Verhältnis von Zytoplasma zu Zellkernen wird As will be exemplifi ed in the following, using a case eine Diagnose gestellt, gefolgt von der Entscheidung über study of cryo-cut biopsy material, multimodal optical imag- eine weitere Behandlung. Stellt man einen Tumor fest, ing has the potential to ease the above-outlined procedure wird ein chirurgischer Eingriff (sogenannter Mohs-Eingriff) for the patient because multimodal imaging can in prin- vorgenommen. Dabei wird sequentiell Gewebe entfernt ciple be used in vivo without the need for external staining. biophotonik

bis die Grenze des Tumors erreicht ist. Je nach Größe des The Raman fi ngerprint makes it possible to reach a deci- Tumors kann dies weitreichende Folgen für den Patienten sion on marker bands which are imaged with CARS. For haben, beispielsweise die Entfernung großer Hautareale. many biological samples the CH stretching vibration has Anhand einer Fallstudie mit kryogeschnittenem Biop- been shown to image the lipid distribution with high siematerial wird im folgenden beispielhaft erläutert, wie contrast. In BCC, fat-containing cells and membranes multimodale optische Bildgebung das Potential besitzt, die can be identifi ed (green in Figs. 2+3). This allows one to oben beschriebene Prozedur für den Patienten erträglicher analyze the cell’s density and nutrition sources. SHG, on zu machen, da multimodale Bildgebung im Prinzip in-vivo the contrary, enables the specifi c localization of collagen ohne die Notwendigkeit externer Färbemittel durchgeführt based on its symmetry properties. Collagen is found in the werden kann. connective tissue in fi brous structures and – characteristi- Der Raman-Fingerabdruck erlaubt eine Entscheidung cally in tumors – collagen structures enclose tumor cell hinsichtlich der Marker-Banden, welche mittels CARS nests (red in Figs. 2+3). The third technique, TPF, reveals sichtbar gemacht werden. Für viele biologische Proben more general information about the protein and pigment 34 wurde gezeigt, dass die CH-Streckschwingung die Lipid- distribution and, thus, the density of the tissue. In this ex- verteilung mit hohem Kontrast wiedergibt. Bei BCC können ample, the squeezed cytoplasm (due to the high nucleus- fetthaltige Zellen und Membrane identifi ziert werden (grün to-cytoplasm ratio) marks the tumor area (blue in Figs. in Abb. 2+3). Dies erlaubt, Zelldichte und Energiereser- 2+3). Furthermore, structures like blood vessels and glands voirs zu beurteilen. SHG hingegen erlaubt die spezifi sche can be identifi ed. Unmixing is still challenging because of Lokalisierung von Kollagen basierend auf seinen Symme- the signifi cant spectral overlap of the emission of different trieeigenschaften. Kollagen fi ndet sich im Bindegewebe autofl uorophores. faseriger Strukturen und – charakteristisch für Tumore – Nevertheless, multimodal imaging (i.e., the combina- Kollagenstrukturen umschließen Tumorzellennester (rot in tion of all these imaging techniques) reveals a more in- Abb. 2+3). Das dritte Verfahren, TPF, enthüllt allgemeine depth view of the tissue – in comparison to conventional

Abb. 2: Multimodale Bildgebung. Einfügungen von

oben: Raman-Spektren wurden aufgenommen,

HE-Färbung zum Vergleich, die Zwei-Photonen-

Fluoreszenz (TPF) zeigt hauptsächlich Zytoplasma

und Pigmente, die Erzeugung der zweiten

Harmonischen (SHG) liefert selektiv die Kollagenver-

teilungen, schließlich CARS mit hohem Kontrast für

Lipide, d.h. fettgefüllte (Vorrats)Zellen. Die

Kombination der Bilder aus TPF, SHG und CARS wird

im Hintergrund gezeigt und liefert alle relevanten

Informationen auf einen Blick.

Fig. 2: Multimodal imaging. Insets from the top:

Raman spectra were taken, HE staining for

comparison, two-photon (auto)ﬂ uorescence (TPF)

showing mostly cytoplasm and pigments,

second-harmonic generation (SHG) giving the

collagen contributions selectively, and ﬁ nally CARS

with high contrast of lipids (i.e., fat-ﬁ lled (storage)

cells). The combination of the TPF, SHG, and CARS

image is shown in the background providing all

relevant information at one glance. biophotonics

Informationen über die Protein- und Pigmentverteilung histopathologically stained images. The results shown und damit über die Gewebedichte. In diesem Beispiel here illustrate the fi rst successful steps in establishing markiert das gequetschte Zytoplasma (wegen des hohen multimodal imaging as a tool with great potential for Zellkern/Zytoplasma-Verhältnisses) das Tumorareal (blau in clinical diagnostics. In the future our multimodal imaging Abb. 2+3). Außerdem lassen sich Strukturen wie Blutge- approach will be complemented by automated pattern fäße und Drüsen identifi zieren. Das Entmischen gestaltet recognition to further develop towards speed tissue evalu- sich aufgrund der signifi kanten spektralen Überlappung der ation and in-vivo imaging. Emissionen verschiedener Autofl uorophore nach wie vor schwierig. Verglichen mit herkömmlichen histopathologisch ge- färbten Abbildungen enthüllt die multimodale Bildgebung, d.h. die Kombination all dieser Bildgebungsverfahren, trotz- dem einen umfangreicheren Blick auf das Gewebe. Die hier gezeigten Resultate illustrieren die ersten erfolgreichen 35 Schritte auf dem Weg, die multimodale Bildgebung als ein Werkzeug mit großem Potential in der klinischen Diag- nostik zu etablieren. Zukünftig wird unser multimodaler Bildgebungsansatz durch automatische Mustererkennung ergänzt werden, um sich weiter Richtung schneller Gewe- bebeurteilung und In-vivo-Bildgebung zu entwickeln.

Gefördert durch/funded by: DFG, Freistaat Thüringen, Photonics4Life, BMBF

Abb. 3: Nahaufnahme des Krebsareals in Abb. 2, aufgenommen mit den

verschiedenen Verfahren. Die charakteristischen Zellennester sind durch die

ovale Form angedeutet. A: HE-Färbung, B: TPF, C: SHG, D: CARS.

Fig. 3: Close-ups of the cancer area in Fig. 2 shown by the different techniques.

The characteristic cell nests are indicated by the oval shape. A: HE staining,

B: TPF, C: SHG, D: CARS. biophotonik

Chip-basierte spektroskopische Diagnostik – Cancer cells can disseminate themselves from tumors and Auf dem Weg zur schnellen und effi zienten circulate in the peripheral blood of patients. On one hand, Identifi zierung zirkulierender Tumorzellen these cells lead to the development of metastases from the primary tumor. On the other hand, they increase the Chip-based Spectroscopic Diagnostics – Quick and ability to diagnose tumors and monitor therapy in cancer Effi cient Identifi cation of Circulating Tumor Cells patients. The removal (and subsequent analysis) of cells from an easy accessible blood sample is less extensive than computer tomography, magnet resonance imaging, or positron emission tomography and less invasive than the removal of tissue biopsies. The unambiguous detection of u. neugebauer, s. dochow, c. krafft, j. popp the few cancer cells (approximately one among a million normal blood cells) in a blood sample is a major challenge in diagnostics. Within the scope of the research initiative 36 Krebszellen können sich von Tumoren lösen und im peri- Jena Cell Identifi cation Group (JenZIG) new methods of pheren Blut der Patienten zirkulieren. Zum einem tragen identifi cation, micromanipulation, and sorting of single diese Zellen dazu bei, dass der Primärtumor Metastasen cells using spectroscopic methods, optical traps, and micro- bildet. Zum anderen bieten diese Tumorzellen ein erheb- fl uidic systems are being developed. liches Potential für die Tumordiagnostik und die Thera- This year, fi rst classifi cation models were developed pieüberwachung bei Krebspatienten. Die Entnahme und that allow the identifi cation of cells from the peripheral anschließende Analyse von Zellen in einer Blutprobe ist blood based on their Raman spectra. The fi rst model was weniger aufwändig als Verfahren wie Computer-Tomografi e, used on dried cells. Further development led to a second Magnet-Resonanz-Imaging oder Positronen-Emissions- Tomographie und weniger invasiv als die Entnahme von Gewebeproben. Der eindeutige Nachweis der wenigen Krebszellen (zirka eine von einer Million normalen Blutzel- len) stellt eine große Herausforderung für diagnostische Ansätze dar. Im Rahmen der Forschungsinitiative ›Jenaer Zell-Identifi zierungs-Gruppe‹ (JenZIG) werden neue Metho- den zur Identifi zierung, Mikromanipulation und Sortierung einzelner Zellen unter Verwendung spektroskopischer Methoden, optischer Fallen und mikrofl uidischer Systeme entwickelt.

In diesem Jahr wurden erstmals Klassiﬁ kationsmo- OCI-AML3 delle erstellt, die es erlauben, Zellen aus dem peripheren Blut anhand ihrer Raman-Spektren zu identiﬁ zieren. Ein erstes Modell wurde auf getrocknete Zellen angewendet. Eine Weiterentwicklung lieferte das zweite Modell, mit dem Zellen in wässrigen Puffern analysiert wurden. In Zusammenarbeit mit dem Onkologischen Forschungsla- Abb. 1: Raman-Images und Weißlichtbilder von Leukozyten (grüner Rahmen), bor der Universitätsklinik Jena wurden Leukozyten und OCI-AML3-Zellen (brauner Rahmen), BT-20-Zellen (blauer Rahmen) und Erythrozyten aus menschlichem Blut sowie Leukämiezellen MCF-7-Zellen (oranger Rahmen) nach Trocknung. Die Raman-Spektren der Zellen (OCI-AML3) und zwei Brustkrebs-Zelllinien (MCF-7 und BT- sind in den gleichen Farben dargestellt. 20) aus Zellkulturen präpariert. Die Messungen wurden an Fig. 1: Raman and white light images of leukocytes (green frame), OCI-AML3 cells einem Raman-Mikroskop mit einer Anregungswellenlänge (brown frame), BT20 cells (blue frame), and MCF-7 cells (orange frame) after von 785 nm durchgeführt. drying. The Raman spectra of the cells are shown in the same colors. biophotonics

Abbildung 1 zeigt Raman-Images und repräsentative model, which allows cells to be analyzed in aqueous buffer.

Raman-Spektren von chemisch fi xierten und auf CaF2- In collaboration with the Oncology Research Laboratory at Trägern getrockneten Zellen. Der Algorithmus zur Auswer- the University Hospital Jena leukocytes and erythrocytes tung basiert auf Support-Vektor–Maschinen (SVM). Das extracted from human blood as well as leukemia cells Klassifi kationsmodell ordnete 3910 von insgesamt 3919 (OCI-AML3) and two breast cancer cell lines (MCF-7 and Spektren dem richtigen Zelltyp zu, was einer Genauigkeit BT-20) from cell cultures were prepared. The measure- von 99,8 Prozent entspricht. Anschließend kam das Modell ments were performed using a Raman microscope with an zur Identifi zierung von unbekannten Einzelzellen in einer excitation wavelength of 785 nm. gemischten Zellpopulation zum Einsatz (Abb. 2a). Anhand Figure 1 shows Raman images and representative der Raman-Spektren wurde der Zelltyp zugewiesen und Raman spectra of cells that are chemically fi xed and dried

farblich kodiert ausgegeben (Abb. 2b). Das Klassifi kations- on CaF2 carriers. The algorithm used in analysis is based ergebnis wurde nach Abschluss des Raman-Experiments on support vector machines. The classifi cation model as- durch eine etablierte Fluoreszenzfärbung der Epithelzellen signed the correct cell type for 3910 out of 3919 spectra (BT-20 und MCF-7) bestätigt. Die positiv (in diesem Fall in total, which is a rate of accuracy of 99.8%. Afterwards, 37 grün) gefärbten Zellen (Abb. 2c) stimmen mit den Raman- the model was used to identify unknown single cells in a Zuordnungen für BT-20 (blau) und MCF-7 (orange) in mixed cell population (see Fig. 2a). Based on the Raman Abb. 2b überein. spectra the cell type was identifi ed and color coded (see Eine Zellidentifi zierung im Mikrofl uidik-Chip, in dem Fig. 2b). The results of the Raman classifi cation model auch Zellen sortiert werden, erfordert die Übertragung were confi rmed by a subsequent fl uorescence staining of des Modells auf Zellen in wässrigen Puffern. Der Raman- epithelial cells (BT-20 and MCF-7), which is well estab- Anregungslaser dient gleichzeitig als optische Pinzette, die lished in biology. The positively colored cells (in this case, die Zellen im Puffer während der Messung im Fokus hält. green) (see Fig. 2c) correspond to the Raman classifi ca- Raman-Spektren mit qualitativ ausreichendem Signal-zu- tions for BT-20 (blue) and MCF-7 (orange) in Fig. 2b. Rausch-Verhältnis konnten mit Messdauern von 2 bis 10 Cell identifi cation in a microfl uidic chip in which Sekunden und Laserleistungen zwischen 50 und 80 mW cells are also sorted requires the transfer of this model to aufgenommen werden (Abb. 3). Die biologische Variation cells in aqueous buffer. The Raman excitation laser acts innerhalb eines Zelltyps wurde durch die Verwendung simultaneous like a pair of optical tweezers keeping the von Zellen von drei Patienten bzw. aus drei verschiedenen cells in the buffer in focus during the time of measurement. Raman spectra that have a suffi cient signal-to-noise ratio were recorded with measurement times of 2–10 seconds and laser powers between 50 and 80 mW (see Fig. 3). Biological variations within a cell type were included by using the cells originating from three different patients and three different cell culture batches, respectively. The algorithm support vector machines differentiated between normal blood cells and cancer cells with a sensitivity of no cell MCF-7 BT-20 & MCF-7 BT-20 OCI-AML3 >99.7% and a specifi city of >99.5%. The cell type was Leukocytes determined correctly with an accuracy of >92%. Abb. 2: Foto einer gemischten Zellpopulation mit Rasterpunkten für Raman- To enable an automated cell sorting microfl uidic chip Imaging (a). Farbkodiertes Ergebnis eines Klassifi kationsmodells auf Grundlage and square capillary systems were developed. In the von Raman-Spektren (b). Fluoreszenzfärbung von BT-20 und MCF-7 Zellen als capillary as well as in the microfl uidic chip the trapping Kontrolle (c). of cells is kept separate from Raman measurements. This Fig. 2: White light image of a mixed cell population with grid points for Raman requires the trapping laser to exert a higher force on the imaging (a). Color-coded assignment based on the Raman classifi cation model (b). cells than the Raman excitation laser. Two fi ber lasers are Fluorescence staining of BT-20 and MCF-7 cells as the control group (c). coupled in the chip or are placed next to the capillary (see biophotonik

LeukocyteLeukocyte OCI-AML3OCI-AML3 38

BT-20BT-20 MCF-7MCF-7

Abb. 3: Geometrie einer optischen Pinzette für Einzelzellen im wässrigen Fig. 3: Schematics of optical tweezers for single cells in aqueous medium (a).

Medium (a). Fotos (b) und Raman-Spektren (c) von Zellen in der optischen White light images (b) and Raman spectra (c) of cells trapped with optical

Pinzette. tweezers.

Zellkulturansätzen erfasst. Der Algorithmus Support- Fig. 4a). The forces exerted by the optical trap on the cells Vektor-Maschine unterschied normale Blutzellen von Krebs- in the microfl uidic channel depend on the opening angle zellen mit einer Sensitivität von >99,7 Prozent und einer (numerical aperture). A mount was developed to precisely Spezifi zität von >99,5 Prozent. Der Zelltyp wurde mit einer adjust fi bers and capillaries (see Fig. 4c). The material and Genauigkeit von >92 Prozent korrekt bestimmt. the bonding process used for the microfl uidic chip were Im Hinblick auf eine automatisierte Zellsortierung optimized in collaboration with the microfl uidics research wurden Systeme auf Basis eines Mikrofl uidikchips in einer team at IPHT. Figure 5a shows the new Raman chip 2, quadratischen Kapillare realisiert. Sowohl in der Kapillare which appears transparent because a silicon layer was not als auch im Chip ist das Fangen der Zellen von den Raman- used during the bonding process. The stroboscopic images Messungen getrennt. Dies setzt voraus, dass die Fanglaser (see Fig. 5b) show the movement of a cell near the optical größere Kräfte auf die Zellen ausüben als der Raman- trap. The expansion of the channel reduces the speed of Anregungslaser. Dazu werden zwei Faserlaser in den Chip fl ow creating the conditions necessary to identify cells eingekoppelt bzw. neben der Kapillare platziert (Abb. 4a). in a microfl uidic system based on their Raman signa- Die Kräfte, die die optische Falle auf die Zellen im Mikro- tures. Corresponding measurements are currently under fl uidikkanal ausübt, hängen vom Öffnungswinkel (nume- investigation. biophotonics

a a

c b

Abb. 4: Seitenansicht der quadratischen Kapillare zwischen zwei Laserfasern (a).

Fanggeometrien in einer quadratischen Kapillare für Fasern verschiedener numerischer Apertur (b). Justierbare Halterung für die präzise Ausrichtung von d

Faser und Kapillare (c).

Fig. 4: Side view of a quadratic capillary between two laser ﬁ bers (a). Schematic of a trap in a quadratic capillary for ﬁ bers of different numerical apertures (b).

Adjustable mount for the precise alignment of ﬁ ber and capillary (c).

rische Apertur) ab. Für die präzise Justage von Fasern Abb. 5: Raman-Chip 2 (RC2) hergestellt aus Borofl oat33 Wafern in einem und Kapillaren wurde eine spezielle Halterung entwickelt direkt-bond Verfahren (a). Dieser Chip beinhaltet einen Probenkanal (Kanal b), (Abb. 4c). In Zusammenarbeit mit der IPHT-Arbeitsgruppe zwei Kanäle für die hydrodynamische Fokussierung und Vereinzelung von Zellen Mikrofl uidik wurden das Material und der Bondingprozess (Kanäle a und c), eine Sortierungsstruktur (Kanäle d und e) sowie Kanäle für für den Mikrofl uidikchip optimiert. Abb. 5a zeigt den neuen Laserfasern (Kanäle 1 und 2) und zum Spülen (Kanal 3). Stroboskopische Raman-Chip 2, der wegen des Verzichts einer Silizium- Aufnahme der Bewegung einer Zelle im Bereich der optischen Falle (b). Die schicht beim Bonden transparent erscheint. Die strobo- Laserfasern befi nden sich am oberen und unteren Rand. skopischen Aufnahmen (Abb. 5b) zeigen die Bewegung Fig. 5: Raman chip 2 (RC2) made of Borofl oat33 wafers using a direct bond einer Zelle im Bereich der optischen Falle. Die Aufweitung method (a). This chip contains a sample channel, two channels for hydrodynamic des Kanals reduziert die Fließgeschwindigkeit. Damit sind focusing and separation of cells, a sorting structure, and channels for laser fi bers die Bedingungen geschaffen, um Zellen in der Mikrofl uidik and fl ushing. Stroboscopic image of the movement of a cell near the optical trap anhand ihrer Raman-Signaturen zu identifi zieren. Entspre- (b). The laser fi bers are located on the upper and lower edge. chende Messreihen befi nden sich in Planung.

Gefördert durch/funded by: EFRE, Freistaat Thüringen biophotonik

Parallele DNA-Diagnostik pathogener Keime The outbreak of an epizootic disease can lead to serious mithilfe der oberfl ächenverstärkten economic consequences. International trade with live Raman-Spektroskopie animals increases the risk of an outbreak. Many animal diseases are extremely contagious and spread rapidly; thus, Parallel DNA Testing of Pathogens using the quick identifi cation of pathogenic germs is extremely Surface-Enhanced Raman Spectroscopy important. Within the scope of the Jena Biochip Initiative a new method of identifying animal disease pathogens using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) was developed. A schematic of the principle behind the identifi cation method is shown in Fig. 1. The fast and effi cient r. möller, a. brinker, k. k. strelau, b. rudolph, binding of pathogenic DNA is achieved using magnetic k. weber, j. popp beads. The desired DNA sequence of the pathogen is enriched by modifi ed magnetic beads. A labelled DNA strand 40 Der Ausbruch einer Tierseuche kann verheerende wirt- is hybridized with its complementary strand and detected schaftliche Folgen haben. Durch den internationalen Handel with SERS. Today, labels which can be detected with mit lebenden Tieren wird das Risiko eines Ausbruchs wei- fl uorescence spectroscopy are generally used in labelling. ter gesteigert. Viele Tierseuchen sind hoch ansteckend und To counter the disadvantages of this method SERS technol- breiten sich extrem schnell aus, so dass eine möglichst ogy is used. The intrinsically weak, yet molecule-specifi c rasche Identifi zierung der pathogenen Keime von größter Raman signal is increased by several orders of magnitude Wichtigkeit ist. Im Rahmen der Jenaer Biochip-Initiative through the interaction of a molecule with a rough nano- wurde hierzu ein neuartiges Verfahren zum Nachweis von structured surface, in particular gold or silver. Through this Tierseuchen-Pathogenen mittels oberfl ächenverstärkter process response levels can be obtained that are compa- Raman-Spektroskopie (SERS) entwickelt. Schematisch rable to those obtained with fl uorescence spectroscopy. A ist das Prinzip des Nachweises in Abb.1 dargestellt. Eine signifi cant advantage of this method is found in the high schnelle und effi ziente Bindung der Erreger-DNA wird degree of multiplexing that is made possible with SERS. dabei durch den Einsatz magnetischer Beads erreicht. Die Several labels can be detected at the same time because nachzuweisende DNA-Sequenz des Erregers wird mittels each molecule has a specifi c spectroscopic fi ngerprint. The modifi zierter Magnetpartikel angereichert. Anschließend novel SERS substrates (i.e., the enzymatically generated wird ein markierter DNA-Strang an den komplementä- silver nanoparticles), which were also developed at IPHT, ren Strang angebunden und mittels SERS detektiert. Zur serve as the basis for this sequence-specifi c DNA testing. Markierung werden heutzutage im Wesentlichen Farbstoffe With the help of specifi cally introduced labels, which have eingesetzt, die mittels Fluoreszenzspektroskopie nachge- defi ned marker bands, it is possible to identify pathogenic wiesen werden können. Um die Nachteile dieser Methode germs such as animal disease pathogens simultaneously zu umgehen wird die SERS-Technologie genutzt. Dabei in a single test. Figure 2 illustrates this method using

Sequenze specifi c hybridisation Abb. 1: Allgemeines Ablaufschema des sequenz- to modifi ed magnetic spezifi schen Nachweises aus einer komplexen Probe DNA extraction and PCR nanoparticles and labelling mittels oberfl ächenverstärkter Raman-Spektroskopie.

Fig. 1: Scheme showing the sequence-speciﬁ c

testing of a complex sample using surface-enhanced Application of sample Raman spectroscopy. solution

Sers detection biophotonics

wird das intrinsisch schwache, aber molekülspezifi sche three different DNA sequences hybridized with differently Raman-Signal durch die Wechselwirkung eines Moleküls labelled, complementary DNA strands on one magnetic mit einer rauen nanostrukturierten Oberfl äche, insbe- bead as an example. Because the individual spectra of sondere Gold oder Silber, um mehrere Größenordnungen each label are known the labels in the resulting sum verstärkt. Somit können vergleichbare Nachweisgrenzen spectra can be identifi ed based on the marker bands. The wie mit Fluoreszenzspektroskopie erhalten werden. Ein SERS spectra obtained in this manner are shown in Figure wesentlicher Vorteil der Methode besteht im hohen Grad 3. These very specifi c SERS spectra allow a signifi cantly des Multiplexings, welches mit SERS möglich ist. Mehrere larger number of labels to be used simultaneously than Label können parallel detektiert werden, da jedes Molekül it is possible with a classical fl uorescence analysis. With einen spezifi schen spektroskopischen Fingerabdruck liefert. the development of this method it is now possible to both Die ebenfalls am IPHT entwickelten neuartigen SERS- quickly enhance and carry out sequence-specifi c testing in Substrate, die enzymatisch generierten Silbernanopartikel, a solution using magnetic beads and SERS. dienen als Grundlage für diesen sequenzspezifi schen DNA- Nachweis. Mit Hilfe von spezifi sch eingeführten Labeln, Gefördert durch/funded by: Freistaat Thüringen, BMBF 41 welche defi nierte Markerbanden besitzen, ist es so mög- lich pathogene Keime, wie beispielsweise Tierseuchener- reger, parallel in einem Ansatz zu identifi zieren. Abbildung 2 illustriert die Methode am Beispiel drei verschiedener DNA-Sequenzen hybridisiert mit verschieden gelabelten komplementären DNA-Strängen auf einem Magnetpartikel. Da die Einzelspektren der einzelnen Label bekannt sind, können in den resultierenden Summenspektren die Label anhand von Markerbanden erkannt werden. Die erhaltenen SERS-Spektren sind in Abbildung 3 dargestellt. Durch die äußerst spezifi schen SERS-Spektren kann eine deutlich grö- ßere Anzahl von Labeln gleichzeitig verwendet werden als dies mit einer klassischen Fluoreszenzauswertung möglich ist. Mit der Entwicklung dieser Methode ist es gelungen, eine schnelle Anreicherung sowie einen sequenzspezi- Abb. 3: Aufnahme der SERS-Einzelspektren der verschiedenen DNA-Sequenzen vom fi schen Nachweis mittels Magnetpartikeln und SERS in Rind allgemein (bovine), zwei typischen Sequenzen zur Detektion der Lungenseu- Lösung durchzuführen. che (MmmSC_0136, mmmSC_1046) sowie das Summenspektrum (blau, Mixture).

Anhand der Markerbanden können die einzelnen Sequenzen im Summenspektrum

Abb. 2: Schematische Darstellung der parallelen Anbindung von 3 verschiedenen (blau, Mixture) identiﬁ ziert werden. Im vorliegenden Fall konnten alle 3 Sequenzen

DNA-Sequenzen. Im ersten Schritt werden die Biotin-gelabelten Fängermoleküle parallel auf einem Magnetpartikel detektiert werden. an die Streptavidin-modiﬁ zierten Magnetpartikel gebunden und anschließend mit Fig. 3: Recording of the individual SERS spectra of different DNA sequences in verschieden gelabelten komplementären Sequenzen hybridisiert. cattle in general (bovine), two typical sequences for the detection of lung disease

Fig. 2: Schematic representation of the parallel connection of three different DNA (MmmSC_0136, mmmSC_1046), and the sum spectrum (blue, Mixture). The marker sequences. The biotin-labelled capture molecules are ﬁ rst bonded to the bands can be used to identify the individual sequences in the sum spectrum (blue, streptavidin-modiﬁ ed magnetic beads and then hybridized with differently Mixture). In this particular case all three sequences were detected simultaneously labelled, complementary sequences. on a magnetic bead.

bovine comp. bovine

MmmSc_0136 comp. MmmSc_0136

MmmSc_1046 comp. MmmSc_1046

streptavidin modiﬁ ed magnetic bead biophotonik

Die Jenaer BioChip Initiative (JBCI) — eine Bilanz The ›Jena BioChip Initiative (JBCI)‹ – a team of young researchers – explores innovative methods of the detection Jena BioChip Initiative (JBCI) — A Summary of biomolecules and establishes novel chip-based detection platforms. This team was assembled at the Institute of Physical Chemistry on the Friedrich Schiller University of Jena in 2006 and funded by the Federal Ministry of Educa- tion and Research (BMBF) in cooperation with IPHT. Metallic nanoparticles and specifi c metal deposition reactions are used as labeling methods in the novel detection of biomolecules. IPHT has already had many r. möller, b. rudolph, k. weber, r. kretschmer, years of experience in this fi eld. The main focus of the d. cialla, k. k. strelau, th. schüler, j. popp developments was on an electrical detection method and detection using surface-enhanced Raman spectroscopy 42 Die Nachwuchsforschungsgruppe ›Jenaer BioChip Initi- (SERS). Work on the basic principles of chip-based detec- ative (JBCI)‹ erforscht innovative Detektionsverfahren tion (modifi cation of surfaces, immobilization of capture für Biomoleküle und etabliert neuartige Chip-basierte molecules, signal amplifi cation, etc.) and the automation Nachweisplattformen. Die Gruppe gründete sich 2006 am and miniaturization of detection systems were part of the Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller- research. Universität Jena, unter Förderung des BMBF und in A proof-of-principle experiment on the electrical Zusammenarbeit mit dem IPHT. chip-based detection of DNA was conducted at IPHT. Chips Für den neuartigen Nachweis von Biomolekülen with an electrode structure were developed for this pur- kommen metallische Nanopartikel und spezifi sche Metall- pose. The gap between the electrodes was modifi ed with abscheidungsreaktionen als Markierungsverfahren zum specifi c capture molecules to which complementary target Einsatz. In diesem Bereich verfügte das IPHT bereits im molecules can attach. The target molecules were labeled Vorfeld über langjährige Erfahrungen. Die Entwicklungen with metallic nanoparticles which serve as seeds in silver fokussierten sich auf ein elektrisches Nachweisverfahren und auf die Detektion mittels oberfl ächenverstärkter a b Raman Spektroskopie (SERS). Arbeiten zu den Grund- lagen des Chip-basierten Nachweises (Modifi zierung von Oberfl ächen, Immobilisierung von Fängermolekülen, Signalverstärkung etc.) und zur Automatisierung und Miniaturisierung der Nachweissysteme begleiteten die Forschungen. Ein proof-of-principle des elektrischen Chip-basierten Nachweises von DNA ist bereits am IPHT durchge- führt worden. Dafür wurden Chips mit einer Elektroden- c struktur entwickelt. Die Spalte zwischen den Elektroden wurden mit spezifi schen Fängermolekülen modifi ziert, Abb. 1: Chipsubstrate für den elektrischen Nachweis. Mittels Siebdruck an welche komplementäre Zielmoleküle binden können. hergestellte Chips mit Elektrodenstrukturen für den Nachweis von Maul- und Die Zielmoleküle wurden mit metallischen Nanopartikeln Klauenseuche (a) und Rauschbrand (b). Eine Alternative ist die Strukturierung von markiert, welche wiederum als Keime für eine Silberab- Elektroden auf Polymerfolien (c). scheidung dienen, wodurch leitfähiges Material den Elek- Fig. 1: Chip substrates used in electrical detection. Chips manufactured using a trodenspalt überbrückt. So ist es möglich, die Bindung screen printing process that have electrode structures for the detection of hoof von Fänger- und Zielmolekülen auf dem Chip über eine and mouth disease (a) and blackleg (b). One alternative is the structuring of einfache Leitfähigkeitsmessung zu detektieren. electrodes on polymer foils (c). biophotonics

deposition, through which conductible material bridges the electrode gap. This allows the detection of the interaction between the capture and the target molecules on the chip via a simple conductivity measurement. This simple and inexpensive method was developed further by the JBCI, and it was successfully used in detecting bacteria. Following these fi rst promising results, work on subsequent research projects was concentrated in the detection of plant pathogens and animal disease pathogens. In addition to the practical application of Abb. 2: Portable und robuste Auswerteeinheit für die automatisierte Analyse this technology, alternative methods of metal deposition von Biochips mit elektrischer Detektion. were tested. The establishment of the enzyme-induced Fig. 2: Portable and robust evaluation unit for the automated analysis of deposition of silver particles on the chip‘s surface led to biochips with electrical detection. signifi cant improvements in the sensitivity and specifi city 43 of detection. Moreover, different chip substrates, methods Dieses einfache und kostengünstige Verfahren wurde im of production, and modifi cation strategies were analyzed in Rahmen der JBCI weiterentwickelt. Es gelang erfolgreich order to fi nd a way to manufacture the chips as inexpen- Bakterien nachzuweisen. Im Anschluss an diese ersten sively as possible. The development of transportable reac- vielversprechenden Ergebnisse konzentrierte sich die Arbeit tion chambers led to the automation, miniaturization, and in Folgeprojekten auf den Nachweis von Pfl anzenpatho- considerable acceleration of chip analysis. genen und Tierseuchenerregern. Neben der praktischen The main obstacle in the use of SERS for chip-based Umsetzung der Technologie wurden alternative Verfahren analysis is the absence of suitable metallic surfaces that zur Metallabscheidung untersucht. Die Etablierung der reproducibly amplify the weak Raman signal. To amplify Enzym-induzierten Abscheidung von Silberpartikeln auf der the Raman signal the research scientists involved in the Chipoberfl äche konnte die Sensitivität und Spezifi tät der JBCI fi rst produced different metallic structures using elec- Nachweise deutlich steigern. Zudem wurden unterschied- tron-beam lithography (EBL) and then used these struc- liche Chipsubstrate, Herstellungsverfahren und Modifi - tures as SERS substrates to successfully detect biomol- zierungsstrategien untersucht, um die Chips möglichst ecules. Due to the costly manufacturing process of these kostengünstig herzustellen. Durch die Entwicklung von SERS substrates, they are only suited to a certain degree transportablen Reaktionskammern, konnte die Chipanalyse for routine applications; however, they have facilitated the automatisiert, miniaturisiert und deutlich beschleunigt research of the basic principles of the SERS process that in werden. the past has only partially been understood. An intensive Ein Haupthindernis zur Nutzung von SERS für die characterization of the plasmonic effects on substrates Chip-basierte Analytik ist das Fehlen von geeigneten makes it possible to optimize the design of SERS sub- metallischen Oberfl ächen, die das schwache Raman-Signal strates for each corresponding application. reproduzierbar verstärken. Zur Verstärkung des Raman-Si- The JBCI researched enzymatically generated silver gnals realisierten die Forscher der JBCI zunächst verschie- nanoparticles (EGNPs) as alternative SERS substrates. dene metallische Strukturen mittels Elektronenstrahllitho- They feature rough and pointy surfaces that lead to high graphie (EBL) und nutzten sie erfolgreich als SERS-Substrat SERS amplifi cation. The unique structure of EGNPs made a zum Nachweis von Biomolekülen. Aufgrund der aufwen- correlation between the measured conductivity and, thus, digen Herstellung eignen sich diese SERS-Substrate nur the identifi cation of maximum SERS activity possible. This bedingt für Routineanwendungen, jedoch ermöglichen sie makes SERS substrates not only suited for simple, qualita- es, die bisher nur teilweise verstandenen Grundlagen des tive measurements, but for quantitative measurements as SERS-Prozesses zu erforschen. Eine intensive Charakterisie- well. Furthermore, these substrates can be manufactured rung der plasmonischen Effekte an den Substraten erlaubte easily and inexpensively, which makes them suitable for biophotonik

es, das Design von SERS-Substraten für die jeweilige routine applications. Using these novel SERS substrates to Anwendung zu optimieren. detect different pigments, antibiotics, and DNA has already Als alternative SERS-Substrate erforschte die JBCI been demonstrated. enzymatisch generierte Silbernanopartikel (EGNP). Diese Tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) makes it zeichnen sich durch raue und spitze Oberfl ächen aus, die possible to measure the spectroscopic signals of samples zu einer hohen SERS-Verstärkung führen. Durch die un- that have an extremely high spatial resolution using gewöhnliche Struktur der EGNP war eine Korrelation der metallic nanostructures. This method was used success- gemessenen Leitfähigkeit möglich und so die Bestimmung fully for the fi rst time by the JBCI in cooperation with Dr. der maximalen SERS-Aktivität. Auf diese Weise eignen Volker Deckert from the ›nanoscopy‹ research department sich diese SERS-Substrate nicht nur für einfache qualitative, to detect single viruses. Due to their specifi c spectroscopic sondern auch für quantitative Messungen. Weiterhin lassen fi ngerprints, the fast identifi cation of single viruses using sich diese Substrate einfach und kostengünstig herstellen, TERS is a realistic goal in the future. wodurch sie für Routineanwendungen geeignet sind. Der The various detection technologies based on metallic 44 Nachweis mit den neuartigen SERS-Substraten wurde nanostructures and metal deposition reactions that have bereits für verschiedene Farbstoffe, Antibiotika und DNA been researched and established by the JBCI in the past demonstriert. few years complement each other, addressing different Bei der spitzenverstärkten Raman-Spektroskopie diagnostic problems. (TERS) ermöglichen metallische Nanostrukturen spektro- The function of the junior research group as part of skopische Signale von Proben mit extrem hoher Ortsauf- the InnoProfi le program funded by the Federal Ministry of lösung zu messen. Dieses Verfahren wurde im Rahmen Education and Research (BMBF) was, among other things, der JBCI in Zusammenarbeit mit Dr. Volker Deckert von to support regional institutes and companies by accompa- der Forschungsabteilung ›Nanoskopie‹ erstmals erfolgreich nying them throughout projects. With this goal, the JBCI zur Untersuchung von einzelnen Viren genutzt. Aufgrund built a network consisting of several relevant companies. des spezifi schen spektroskopischen Fingerabdruckes wird These, in part, very strong collaborations led to further in Zukunft eine schnelle Identifi kation von einzelnen Viren projects that developed during the course of the JBCI mittels TERS angestrebt. project already running. Together with industrial partners, Die verschiedenen Nachweistechnologien, basierend IPHT developed application-oriented solutions for the on- auf metallischen Nanostrukturen und Metallabscheidungs- site analysis of plant pathogens, animal disease pathogens, reaktionen, die in den letzten Jahren von der JBCI erforscht or circulating tumor cells. It was possible to establish a und etabliert wurden, sind komplementär zueinander, closed value chain in which residential companies were da sie unterschiedliche diagnostische Fragestellungen able to quickly commercialize the results attained during adressieren. research.

Abb. 3: Innovative strukturierte Goldoberﬂ ächen, hergestellt mittels Elektronen- Abb. 4: EGNP als SERS-Substrate: Die REM Aufnahmen der EGNP zeigen

strahllithographie. | Fig. 3: Innovative structured gold surfaces, manufactured via die raue und spitze Oberﬂ äche. | Fig. 4: EGNPs as SERS substrates: SEM images

electron-beam lithography. of EGNPs show the rough and pointy surface. biophotonics

Zu den Aufgaben der im Rahmen des InnoProfi le-Pro- Because several other measures, such as internships and gramms des BMBF geförderten Nachwuchsforschungsgrup- courses for participating companies, were taken to ensure pen zählte unter anderem die Stärkung regionaler Institute the quick transfer of research results, the ›chip-based und Unternehmen durch begleitende Maßnahmen. Dazu detection of biomolecules‹ was able to establish itself as a wurde von der JBCI ein Netzwerk aus einer Vielzahl rele- new and independent technology in the region. The close vanter Unternehmen aufgebaut. Diese zum Teil sehr engen interaction between the JBCI, IPHT, and the University of Kooperationen mündeten schon während der JBCI-Projekt- Jena served to valuably support regional industrial partners laufzeit in weitere Folgeprojekte. In diesen entwickelte das in important analytical questions. In a series of informa- IPHT gemeinsam mit industriellen Partnern unter anderem tional events, together they coordinated research topics anwendungsnahe Lösungen für den Vor-Ort-Nachweis von based on current requirements. These meetings helped to Pfl anzenpathogenen, Tierseuchenerregern oder zirkulie- identify particularly attractive areas of research such as, for renden Tumorzellen. Es ist gelungen, eine geschlossene example, the inexpensive production of reproducible SERS Wertschöpfungskette zu etablieren, in der ansässige substrates or the development of novel biochip substrates. Unternehmen die erzielten Forschungsergebnisse schnell In addition to these R&D activities the JBCI organiz- 45 kommerzialisieren. es educational and training programs for its members as Weil eine Vielzahl weiterer Maßnahmen, wie Praktika well as the employees of participating companies, includ- und Lehrveranstaltungen für beteiligte Unternehmen, den ing four international workshops at IPHT. IPHT plans to schnellen Transfer von Forschungsergebnissen begleiteten, continue this event series at its facilities after funding has konnte sich der ›Chip-basierte Nachweis von Biomolekülen‹ been discontinued. Furthermore, individual members of the als neue und eigenständige Technologie in der Region JBCI successfully completed research fellowships at inter- etablieren. Die enge Wechselwirkung zwischen JBCI, IPHT national facilities (the University of New York, Nanoprobes, und der Universität Jena unterstützte die regionale Indus- Inc.; the University of Washington, Seattle; the University trie bei wichtigen analytischen Fragestellungen optimal. In of Edinburgh; and the University of Kentucky). zahlreichen Informationsveranstaltungen erfolgte zusam- The successful work of the JBCI helped to advance men mit der Industrie die Abstimmung des aktuellen cooperative efforts between the University of Jena, IPHT, Forschungsbedarfs. Diese Meetings identifi zierten beson- and regional industrial partners. This close collaboration ders attraktive Forschungsbereiche, wie beispielsweise die has become the basis for further very successful R&D preisgünstige Herstellung reproduzierbarer SERS-Substrate projects and for the strengthening of the region in the oder die Entwicklung neuartiger Biochipsubstrate. area of innovative chip-based methods for the detection of Neben diesen F&E-Aktivitäten organisiert die JBCI biomolecules. Aus- und Weiterbildungsprogramme für die Mitglieder der JBCI sowie für die Mitarbeiter der beteiligten Unternehmen, darunter vier internationale Workshops am IPHT. Es ist geplant, diese Veranstaltungsreihe nach dem Auslaufen der Förderung am IPHT weiterzuführen. Außerdem absolvier- ten einzelne Mitglieder der JBCI Forschungsaufenthalte an internationalen Einrichtungen (University of New York, Nanoprobes Inc.; University of Washington, Seattle; Uni- versität Edinburgh; University of Kentucky). Die erfolgreiche Arbeit der JBCI ist die Basis für weitere sehr erfolgreiche F&E-Projekte und eine Stärkung der Region im Bereich innovativer Chip-basierter Verfahren zur Analyse von Biomolekülen. Abb. 5: SERS-Spektren von Farbstoffen und Antibiotika, aufgenommen auf

EGNP-SERS-Substraten.

Gefördert durch/funded by: BMBF Fig. 5: SERS spectra of dyes and antibiotics, recorded on EGNP SERS substrates. biophotonik

Lebensmittelgifte schnell und effi zient identifi ziert durch unterschiedliche Raman-spektroskopische Methoden Dyes play an important role in our daily live. Especially Detection of contaminants in colorful food enhances the appetite, since we connect food samples by means of Raman spectroscopy freshness and ripeness with special colors. Due to this fact a very important quality criteria is the product color. Here, a lot of dyes are used in order to enhance both the color and / or the fl avor of a certain product. Most of these dyes are natural dyes like e.g. the provitamin β-carotin. p. rösch, r. möller, p. da costa filho, j. popp However, in the last years a lot of illegal substances like e.g., different azo dyes are used to improve the visual appearance of spices. In addition to the visual effect illegal 46 Farbstoffe spielen eine wichtige Rolle in unserem Alltag. substances are also used to mimic a higher amount of Besonders farbiges Essen verstärkt den Appetit, da wir special ingredients. For instance, melamine was used to Frische und Reifegrad mit bestimmten Farben verbinden. boost the apparent content of protein in milk products. Aus diesem Grund ist die Farbe eines Produktes ein sehr For the detection of such contaminations Raman wichtiges Qualitätskriterium. Dabei werden viele Farbstoffe spectroscopy is especially suited, since this method is verwendet, um die Farbe und / oder den Geschmack eines non-destructive and very specifi c. However, the Raman bestimmten Produktes zu verbessern. Bei den meisten process is a very weak process which does not allow the dieser Farbstoffe handelt es sich um natürliche Farbstoffe, measurements of low concentrations. To overcome this wie z.B. das Provitamin β-carotin. problem several different approaches are available: One Jedoch wurden in den letzten Jahren eine Menge possibility is the Raman excitation in an absorption band. illegaler Substanzen wie verschiedene Azofarbstoffe ver- This so called resonance Raman spectroscopy gives rice to wendet, um das Aussehen von Gewürzen zu verbessern. enhancements of 6 to 8 orders of magnitude. An addition- Neben dem visuellen Effekt werden illegale Substanzen al possibility is the application of the surface enhanced Ra- auch dazu verwendet, eine höhere Konzentration be- man spectroscopy (SERS). Here, rough coin metal surfaces stimmter anderer Inhaltsstoffe vorzutäuschen. Hier muss are used in order to enhance the Raman intensity up to a vor allem Melamin genannt werden, da es einen höheren factor of 104 to 1014. The combination of both methods the Proteingehalt in Milchprodukten vortäuscht. so called surface enhanced resonance Raman spectroscopy Aufgrund ihrer zerstörungsfreien Natur und hohen (SERRS) further enhances the intensity of the spectrum. Spezifi tät ist die Raman-Spektroskopie besonders geeignet, um derartige illegale Substanzen nachzuweisen. Jedoch handelt es sich bei der Raman-Technik um ein sehr schwaches Verfahren, welches keine Messung geringer Konzentrationen erlaubt. Es existieren verschiedene Ansätze, dieses Problem zu umgehen: Eine Möglichkeit ist die Raman-Anregung in einer Absorptionsbande. Diese sogenannte Resonanz-Raman-Spektroskopie ermöglicht Verbesserungen um 6 bis 8 Größenordnungen. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von oberfl ächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS). Dabei wird die raue Oberfl ä- che von Münzmetallen verwendet, um die Raman-Inten- 4 14 sität um einen Faktor zwischen 10 und 10 zu steigern. Abb. 1: Verschiedene Nahrungsmittel- und Farbstoffproben Die Kombination beider Verfahren, die sogenannte ober- Fig. 1: Different food and dye samples biophotonics

fl ächenverstärkte Resonanz-Raman-Spektroskopie (SERRS), The most common SERS active substrates are coin metal verbessert die Intensität des Spektrums weiter. colloids. The rough particle surface in combination with the Die gebräuchlichsten SERS-aktiven Substrate sind possibility of agglomeration normally results in high en- Münzmetall-Kolloide. Die raue Partikeloberfl äche in Verbin- hancement factors. Varying the size and / or shape of the dung mit der Agglomerationsmöglichkeit führt für gewöhn- particles leads to different tailor made plasmon resonances lich zu hohen Verstärkungsfaktoren. Eine Veränderung which can specifi cally be adapted to the corresponding der Größe und / oder Form der Partikel führt zu maßge- analytic problems. Nevertheless, the reproducibility of such schneiderten Plasmonresonanzen, welche spezifi sch an ein colloids is rather poor. In order to achieve a higher repro- bestimmtes Analyseproblem angepasst werden können. ducibility, enzymatically reduced silver substrates are used. Die Reproduzierbarkeit solcher Kolloide ist jedoch sehr be- Beside a high reproducibility, these substrates have a very scheiden. Um die Reproduzierbarkeit zu steigern, werden broad plasmon resonance which allows an SERS excitation 47 enzymatisch reduzierte Silbersubstrate verwendet. Neben of a wide wavenumber range. einer hohen Reproduzierbarkeit besitzen diese Substrate The application of these methods enables to detect eine sehr breite Plasmonresonanz, welche die SERS-Anre- even small amounts of dyes and in addition, also struc- gung eines breiten Wellenzahlenbereichs ermöglicht. tural similar dyes can be distinguished and identifi ed in Die Anwendung dieser Verfahren erlaubt den food samples. Nachweis selbst kleiner Mengen an Farbstoffen. Zusätzlich In cooperation with Nestle, we are developing spe- lassen sich in Lebensmittelproben strukturell ähnliche cial solutions to detect even low concentrations of illegal Farbstoffe identifi zieren und unterscheiden. contamination in food products. This valuable tool should In Zusammenarbeit mit Nestle entwickeln wir enable food producing companies to further improve their spezielle Lösungen, um selbst geringe Konzentrationen an quality standard. illegalen Kontaminationen in Nahrungsmitteln aufzuspüren. Mit diesem wichtigen Werkzeug werden Nahrungsmittel- hersteller ihre Qualitätsstandards weiter erhöhen können.

Gefördert durch/funded by: Nestlé

Abb. 2: REM-Aufnahmen typischer SERS-Substrate, Fig. 2: SEM images of typical SERS substrates; links: Silber-Kolloid; rechts: enzymatisch reduziertes Silbersubstrat left: silver colloid; right: enzymatically reduced silver substrate biophotonik

Nukleinsäure-Analytik mittels LSPR-Sensorik an Metallic nanoparticles offer great potential in the develop- einzelnen Gold- und multicore-shell Nanopartikeln ment of bioanalytical detection methods, such as novel labeling techniques for use in biochips and for nanomedicine, DNA-Analytics using LSPR Sensor Technique on as well as in their application as signal converters (trans- Single Gold and Multicore-Shell Nanoparticles ducers) in optical sensor technology. In the past few years the Nano Biophotonics research department has developed different kinds of these so-called plasmonic nanoparticles. The position of the localized surface plasmon resonance (LSPR) in these structures can be adjusted by selecting the material, size, and shape of the particles during synthesis. a. csáki, th. schneider, n. jahr, j. wirth, Particles are available today in the spectral range from UV a. knauer, j. michael köhler*, w. fritzsche to NIR. The diverse range of plasmonic nanoparticles is cur- 48 Metall-Nanopartikel bieten ein großes Potential für die rently being tested in terms of their sensor potential via Entwicklung von bioanalytischen Nachweismethoden, wie single particle spectroscopy (Figs. 1 and 2). This method neuartigen Markierungstechniken für Biochips und die makes it possible to detect the scattering spectra of Nanomedizin, sowie für die Verwendung als Signalwandler individual nanostructures at high precision. In dark-fi eld (Transducer) für die optische Sensorik. In den vergange- excitation the particles are illuminated and measured using nen Jahren hat die Forschungsabteilung Nanobiophotonik a sensitive spectrophotometer. This allows small changes verschiedene Arten von plasmonischen Nanopartikel in plasmonic resonances to be detected. hergestellt. Die Lage der lokalisierten Oberfl ächenplasmo- One important application fi eld in bioanalytical sen- nen-Resonanz (LSPR) in diesen Strukturen kann durch die sor technology is nucleic acid diagnostics. The highly-spe- Auswahl von Material, Form und Dimension der Partikel cifi c identifi cation of DNA sequences in biological samples während der Synthese eingestellt werden. Auf diese Weise makes it possible to identify pathogens such as microor- stehen gegenwärtig Partikel im spektralen Bereich vom ganisms and taxonomically classify different species. For UV- bis nahem Infrarot zur Verfügung. this purpose, capture molecules (complementary DNA as Diese Vielfalt der plasmonischen Nanopartikel wird recognition elements) are immobilized on the particle’s aktuell mit der Einzelpartikelspektroskopie auf ihr sen- surface prior to the sequence-specifi c bonding of analyte

Abb. 1: Versuchsaufbau für die Einzelpartikelspektroskopie (a). Dunkelfeld- Fig. 1: Experimental set-up for single-particle spectroscopy (a). Dark-ﬁ eld

mikroskopische Aufnahme von nanoskaligen Metall-Partikeln. Diese weisen eine microscopic image of nanoscale metal particles. These particles exhibit a

defi nierte lokalisierte Oberfl ächenplasmonen-Resonanz (LSPR) auf, die man für defi ned localized surface plasmon resonance (LSPR) that can be used in sensor

die Sensorik nutzen kann. Mit dem Aufbau kann die spektrale Information von technology. With this set-up the spectral information of single nanoparticles

einzelnen Nanopartikeln (markierte Fläche in b) ermittelt werden. (area indicated in b) can be determined. biophotonics

sorisches Potential hin untersucht (Abb. 1 und 2). Diese molecules to these recognition elements. Both steps (i.e., Methode ermöglicht die Bestimmung der Streuspektren immobilization of the capture molecules and the bonding der einzelnen Nanostrukturen mit hoher Präzision. In of the analyte molecules) can be detected in the scatter- Dunkelfeldanregung werden die Partikel beleuchtet und ing spectrum through the shift in plasmonic resonances mit einem empfi ndlichen Spektrophotometer vermessen. (Fig. 3). Because just a few bonded molecules are enough Dadurch können kleine Änderungen in den Plasmonreso- to be detected, a specifi c, high-sensitivity bioaffi nity analy- nanzen ermittelt werden. sis can be performed via this method. Current research Ein wichtiges Anwendungsfeld für die bioanalytische focuses on the selection and testing of suitable types of Sensorik ist die Nukleinsäure-Diagnostik. Die hochspezi- particles (e.g., special multicore-shell or anisotropic nanofi sche Bestimmung von DNA-Sequenzen in biologischen particles) as transducers for the system presented above Proben ermöglicht den Nachweis von Krankheitserregern as well as the quantifi cation of detection. wie Mikroorganismen, sowie die taxonomische Zuordnung verschiedener Arten. Dazu werden die Fängermolekü- Gefördert durch/funded by: DFG le (komplementäre DNA als Erkennungselemente) auf 49 der Partikeloberfl äche immobilisiert. Der bioanalytische Nachweis erfolgt schließlich bei der sequenzspezifi schen Anbindung der Analytmoleküle an diese Erkennungsele- mente. Beide Schritte, sowohl die Immobilisierung der Fänger als auch die Bindung der Analytmoleküle, sind im Streuspektrum durch die Verschiebung der Plasmonenreso- nanzen detektierbar (Abb. 3). Mittels dieser Methode kann ein spezifi scher Bioaffi nitätsnachweis mit hoher Sensitivi- tät erzielt werden, da schon wenige gebundene Moleküle detektiert werden können. Aktuelle Arbeiten fokussieren sich auf die Auswahl und Tests geeigneter Partikelarten (wie z.B. spezielle multicore-shell- oder anisotrope Nano- partikel) als Transducer für das vorgestellte System, sowie auf eine Quantifi zierung der Detektion. Abb. 3: DNA-Nachweis mittels LSPR-Sensing an Einzelnanopartikeln. Die

Veränderung des refraktiven Index in der Umgebung der Partikel durch die

Anlagerung von Erkennungselementen und später des Analyten verursacht

eine Verschiebung der Streuresonanzen.

Fig. 3: DNA testing via LSPR sensing in single nanoparticles. The change in the

refractive index near the particles due to the docking of recognition elements and,

subsequently, analytes causes a shift in the scattering resonances.

Abb. 2: Vergleich der Streuspektren plasmonischer Nanopartikel verschiedener Geometrien.

Fig. 2: Comparison of scattering spectra of differently-shaped plasmonic nanoparticles. *) TU Ilmenau biophotonik

Markerfreie Stammzellidentifi zierung Stem cells play an important role in tissue regeneration in Haarfollikeln and consequently have a high application potential in medicine. Hair follicle-based stem cells are very easy to Marker-free Stem Cell Identifi cation access and unlike embryonic stem cells, they do not raise in Hair Follicles ethical concerns. Hence, they are an excellent source for potential therapies. The fast, non-destructive identifi cation of these cells is a major challenge. For one, only very few specifi c markers exist. For another, marking is problematic since subsequent analyses are affected or the cultivation of v. deckert the stem cells can be hampered. Such problems can be avoided with Raman and IR microscopic analyses since these techniques directly deliver structural information 50 Stammzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Rege- about the cell, thus permitting identifi cation. This enables neration von Gewebe und haben daher ein großes An- als further cell sorting without staining. Fig. 1 shows the wendungspotential in der Medizin. Haarfollikel basierte tissue section of a hair follicle. Fig. 2 shows a false-color Stammzellen sind sehr leicht zugänglich und, da im representation of a selected area of that tissue section Gegensatz zu embryonalen Stammzellen keine ethischen based on IR data. The higher contrast of the IR data is Bedenken bestehen, stellen sie eine hervorragende Quelle based on the detailed information that is collected at every für potentielle Therapien dar. data point – in contrast to the simple intensity measure- Eine große Herausforderung liegt in der zerstörungs- ment used in normal microscopic images. Not only does freien und schnellen Identifi kation dieser Zellen. Zum einen the spectral information from the IR measurement lead to

Abb. 1: Mikroskopische Aufnahme eines Haarfollikels

Fig. 1: Microscopic image of a hair follicle. biophotonics

existieren nur sehr wenige spezifi sche Marker, zum ande- a higher contrast image of the tissue, the data can also be ren ist eine Markierung problematisch, da nachfolgende used to explain differences at the molecular level. In the Untersuchungen gestört werden oder unter Umständen die example shown here the isolated areas marked in red in Kultur der Stammzellen behindert wird. Diese Problematik the dermal papilla exhibit an increased lipid concentration. kann durch Raman und IR mikroskopische Untersuchungen This could be explained by the higher energy requirement vermieden werden, da diese Verfahren direkt Strukturinfor- of stem cells and is, therefore, an indirect indication of mationen über die Zelle liefern und so eine Bestimmung mesenchymal stem cells in the tissue area. To prove this erlauben. Eine nachfolgende Zellsortierung ohne Farbstoff- hypothesis, tissue sections were stained using a standard markierung ist so möglich. Abb. 1 zeigt den Gewebeschnitt procedure (anti-nestin, DAPI), examined under a fl uores- eines Haarfollikels, Abb. 2 eine auf IR-Daten basierte cence microscope, and then compared with the IR images. Falschfarbendarstellung eines ausgewählten Bereichs des The distribution of stem cells corresponds to IR micros- in Abb. 1 gezeigten Gewebesschnitts. Der höhere Kontrast copy fi ndings and confi rms that marker-free identifi cation der IR-Daten beruht auf der detaillierten Information, die of stem cells is possible. This is a fi rst step toward the an jedem Messpunkt gewonnen wird – im Gegensatz zur subsequent isolation and recultivation of such cells. These 51 einfachen Intensitätsmessung beim normalen Mikrosko- cells could be used, for example, in wound healing thera- piebild. Aus den spektralen Informationen der IR-Messung pies. Due to the origin of these stem cells, for example, an lässt sich nicht nur ein kontrastreicheres Bild des Gewebes immune response is not to be expected. Through targeted erhalten, die Daten können auch dazu verwendet werden, cultivation the demand for tissue material can be also Unterschiede auf molekularer Ebene zu erklären. Im hier signifi cantly limited. gezeigten Beispiel zeigt sich, dass die vereinzelten rot markierten Bereiche in der dermalen Papille eine erhöhte Lipidkonzentration aufweisen. Dies ließe sich durch einen erhöhten Energiebedarf von Stammzellen erklären und ist entsprechend ein indirekter Hinweis auf mesenchymale Stammzellen in diesem Gewebebereich. Zur Bestätigung dieser Hypothese wurden parallel Schnitte mit Standard- färbeverfahren behandelt (anti-nestin, DAPI) und fl uo- reszenzmikroskopisch mit den IR Bildern verglichen. Die Verteilung der Stammzellen entspricht den Befunden der IR-Mikroskopie und bestätigt somit, dass eine markerfreie Identifi zierung von Stammzellen möglich ist. Dies ist ein erster Schritt für eine nachfolgende Isolierung und 100 µm Rekultivierung solcher Zellen. Diese Zellen könnten dann für Therapien beispielsweise im Bereich der Wundheilung ge- Abb. 2: Hierarchische Clusteranalyse der IR-Messung des in Abb. 1 gezeigten nutzt werden. Aufgrund des Ursprungs dieser Stammzellen Ausschnitts. Rote und violette Bereiche weisen einen vergleichsweise hohen sind beispielweise keine Immunreaktionen zu erwarten Lipidanteil auf. und durch die gezielte Kultivierung lässt sich der Bedarf an Fig. 2: Hierarchical cluster analysis of the IR measurement of the section shown Gewebsmaterial deutlich einschränken. in Fig. 1. Red and purple areas exhibit a relatively high lipid content. biophotonik

Strukturuntersuchungen an In addition to the amino acid sequence, the second- einzelnen Amyloidfi brillen ary structure of proteins is of critical importance to their function. Next to simple malfunctions, the wrong folding Structural Analysis of Single Amyloid Fibrils of proteins can lead to aggregation and hence to fi bril- lar structures. Even though the precise mode of action is not yet understood, such structures can be the cause of serious neurodegenerative diseases such as, for example, Creutzfeldt-Jacob, etc. Hence, it is important to gain a precise understanding of the molecular composition of such fi brils. Since the shape of the fi brils strongly depends on v. deckert external conditions during crystallization (so-called poly- morphism) the appearance may vary strongly. Therefore, it can be expected that these differences show up in the 52 Neben der Aminosäurensequenz ist auch die Sekundär- surface composition. Accordingly, molecule-spectroscopic struktur von entscheidender Wichtigkeit für die Funktion techniques should contribute information to the differentia- von Proteinen. Die falsche Faltung von Proteinen kann tion of polymorphisms. However, these analyses are very neben einfachen Fehlfunktionen auch zur Aggregation und demanding on the spectroscopic methods. Even the spot- somit zu fi brillären Strukturen führen. Diese Strukturen ting of individual fi brils (diameter <50 nm) is a challenge, können die Ursache für schwere neurodegenerative Erkran- and the simple application of vibrational spectroscopic kungen wie z.B. Creutzfeldt-Jacob etc. sein, ohne dass der methods is anything but trivial due to the low sample eigentliche Wirkmechanismus verstanden ist. Ein wichtiger volume. Standard Raman or IR techniques provide, if at Schritt ist daher ein genaues Verständnis des molekularen all, only structural information on the entire solid sample. Aufbaus der Fibrillen. Da die Form der Fibrillen sehr stark Surface composition, however, is of particular interest since von den äußeren Bedingungen während der Kristallisation it is responsible for different crystallizations and thus for abhängt (sogenannter Polymorphismus) und dement- pathogenic effects. With the help of tip-enhanced Raman sprechend die Erscheinungsform stark variieren kann, ist scattering (TERS) the surface of the fi brils was spectro- zu erwarten, dass sich diese Unterschiede zumindest in der Oberfl ächenzusammensetzung widerspiegeln. Ent- sprechend sollten molekülspektroskopische Verfahren Informationen zur Unterscheidung von Polymorphismen beitragen. Diese Untersuchungen stellen jedoch große Anforderungen an die spektroskopischen Methoden dar. Schon das Auffi nden einzelner Fibrillen (Durchmesser < 50 nm) ist eine Herausforderung und die einfache Anwen- dung von schwingungsspektroskopischen Verfahren wegen der geringen Probenmengen nicht trivial. Standard Raman bzw. IR Verfahren erlauben lediglich eine Strukturanalyse der gesamten Proteinaggregate. Insbesondere die Oberfl ä- chenzusammensetzung ist jedoch von großem Interesse, da diese für die unterschiedliche Struktur verantwortlich ist und somit auch für eine pathogene Wirkung. Mithilfe der spitzenverstärkten Raman-Streuung (TERS, Tip-Enhanced Raman Scattering) ist es erstmals gelungen, spezifi sch Abb. 1: Schematischer TERS-Aufbau zur nanoskaligen Untersuchung die Oberfl äche der Fibrillen molekülspektroskopisch mit einzelner Amyloidfi brillen. Nanometeraufl ösung zu untersuchen. Bei diesem Verfahren Fig. 1: TERS schematics for nanoscale analysis of single amyloid fi brils. biophotonics

werden Signal verstärkende Effekte eines einzelnen Silber- scopically analyzed specifi cally for the fi rst time at nano- Nanopartikels ausgenutzt, um Raman-Signale zu erhalten. meter resolution. In this technique, the signal-enhancing Aufgrund der besonderen Eigenschaften der Nanopartikel effects of a single silver nanoparticle are employed to liegt sowohl die Tiefenschärfe als auch die Ortsaufl ösung obtain Raman signals. Due to the special properties of the im Bereich weniger Nanometer. In Abb. 1. wird schema- nanoparticles both depth of focus and spatial resolution tisch das Prinzip von TERS dargestellt. Aus praktischen are in the range of a few nanometers. The principle of Gründen wird das Partikel mit einem Rasterkraftmikroskop TERS is shown schematically in Fig. 1. For practical reasons mit Nanometergenauigkeit gesteuert. Sobald eine Fib- the particle is controlled with a scanning force microscope rille angefahren wurde, wurden Spektren wie in Abb. 2 at nanometer precision. As soon as a fi bril has been erhalten, aus denen schließlich Rückschlüsse sowohl auf approached, spectra as shown in Fig. 2 can be obtained. spezifi sche Aminosäuren als auch auf die Sekundärstruktur Afterwards information on specifi c amino acids as well der Proteinestränge gezogen werden. Diese Informationen as on the secondary structure of the protein strands can können verwendet werden, um spezifi sch Substanzen an be obtained from these spectra. This information can be die Oberfl äche anzulagern, die ein weiteres Wachstum used to attach specifi c substances to the surface, prevent- 53 der Fibrillen verhindern und unter Umständen sogar zum ing further growth of the fi brils or even leading to their Aufl ösen der Fibrillen führen können. solvation.

Gefördert durch/funded by: BMBF

Abb. 2: TERS-Spektren einer CGNNQQNY Fibrille. Abstand der Messpunkte: 7 nm.

Fig. 2: TERS spectra of a CGNNQQNY fi bril. Distance of the measurement points: 7 nm. Optische Fasern sind die Basis für effi ziente photonische Optical fi bers are the basis for effi cient photonic systems Faseroptik & Fasertechnologie Systeme zur Signalübertragung und Informationstechnik, in signal transmission and information technology, high für Hochleistungsfaserlichtquellen und für faseroptische power fi ber light sources, and fi ber optical sensors and Fiber Optics & Fiber Technology Sensoren und Sonden. Ziel der technologischen Arbeiten probes. The aim of IPHT’s technological research and work am IPHT ist die Entwicklung neuartiger Faserstrukturen is the development of novel fi ber structures with active mit aktiven Kernen für Faserlichtquellen, von Fasern mit cores for fi ber light sources, fi bers with nonlinear proper- nichtlinearen Eigenschaften sowie von photosensitiven ties, and photosensitive fi ber structures down into the Faserstrukturen bis in den Nanometerbereich. Mit innova- nanometer range. With innovative material technologies tiven Materialtechnologien und mit präzisen Mikro- und and precise micro and nanostructures, fi bers create new Nanostrukturen schaffen Fasern so neue Möglichkeiten zur possibilities for the targeted regulation of light propagati- gezielten Steuerung der Lichtausbreitungseigenschaften. on characteristics. Die Faseroptik am IPHT untersucht die Ausbreitung Fiber optics research at IPHT focuses on the propa- geführten Lichtes und entwickelt Fasermodule und Faser- gation of guided light and is integral in the development systeme. Basis dafür ist die in Deutschland einzigartige of fi ber modules and fi ber systems. This is supported by Kompetenz des Instituts für die Bearbeitung optischer the Institute’s unique ability to develop optical fi bers in Fasern in einer geschlossenen Kette von der Material- Germany in an exclusive production chain – from material entwicklung über die Preformtechnologie und die eigene development to preform technology to the in-house pro- Faserherstellung bis hin zur Untersuchung von Verfahrens- duction of fi bers to the analysis of process and application und Anwendungsfragen. Expertisen verfügt das IPHT bei questions and issues. IPHT possesses expertise in the der Untersuchung mikrostrukturierter Fasern sowie der analysis of microstructured fi bers and fi ber refi nement. Faserveredelung. Optische Fasern sind die Basis für effi ziente photonische Optical fi bers are the basis for effi cient photonic systems Faseroptik & Fasertechnologie Systeme zur Signalübertragung und Informationstechnik, in signal transmission and information technology, high für Hochleistungsfaserlichtquellen und für faseroptische power fi ber light sources, and fi ber optical sensors and Fiber Optics & Fiber Technology Sensoren und Sonden. Ziel der technologischen Arbeiten probes. The aim of IPHT’s technological research and work am IPHT ist die Entwicklung neuartiger Faserstrukturen is the development of novel fi ber structures with active mit aktiven Kernen für Faserlichtquellen, von Fasern mit cores for fi ber light sources, fi bers with nonlinear proper- nichtlinearen Eigenschaften sowie von photosensitiven ties, and photosensitive fi ber structures down into the Faserstrukturen bis in den Nanometerbereich. Mit innova- nanometer range. With innovative material technologies tiven Materialtechnologien und mit präzisen Mikro- und and precise micro and nanostructures, fi bers create new Nanostrukturen schaffen Fasern so neue Möglichkeiten zur possibilities for the targeted regulation of light propagati- gezielten Steuerung der Lichtausbreitungseigenschaften. on characteristics. Die Faseroptik am IPHT untersucht die Ausbreitung Fiber optics research at IPHT focuses on the propa- geführten Lichtes und entwickelt Fasermodule und Faser- gation of guided light and is integral in the development systeme. Basis dafür ist die in Deutschland einzigartige of fi ber modules and fi ber systems. This is supported by Kompetenz des Instituts für die Bearbeitung optischer the Institute’s unique ability to develop optical fi bers in Fasern in einer geschlossenen Kette von der Material- Germany in an exclusive production chain – from material entwicklung über die Preformtechnologie und die eigene development to preform technology to the in-house pro- Faserherstellung bis hin zur Untersuchung von Verfahrens- duction of fi bers to the analysis of process and application und Anwendungsfragen. Expertisen verfügt das IPHT bei questions and issues. IPHT possesses expertise in the der Untersuchung mikrostrukturierter Fasern sowie der analysis of microstructured fi bers and fi ber refi nement. Faserveredelung. faseroptik

Erzeugung von Oktaven umspannenden Supercontinua (SC) used in time-sensitive applications as, Einzelpuls-Supercontinua in normaldispersiven for example, pump probe spectroscopy or optical paramet- getaperten Suspended-Core-Fasern ric amplifi ers, are typically generated with energy levels of a few 10s of µJ in nonlinear optical crystals with very Octave-spanning Single-pulse Supercontinuum small transversal dimensions. Only in this way a wide Generation in All-normal Dispersion Tapered spectral bandwidth can currently be achieved while main- Suspended Core Optical Fibers taining a single pulse in the time domain within which each wavelength has a clearly assigned position. Optical fi bers also make it possible to generate broadband light but at signifi cantly lower pulse ener- a. hartung, a. m. heidt, h. bartelt gies of only a few nanojoules. Typically, the input pulse is coupled in into wavelength ranges that have an anomalous dispersion and therefore splits up into several complex 56 Supercontinua (SC) für zeitlich sensitive Anwendungen wie output pulses as a result of soliton fi ssion. This makes z.B. in der Pump-Probe-Spektroskopie oder in optischen these supercontinuum pulses unsuitable for time-sensitive parametrischen Verstärkern werden heutzutage typischer- applications. In addition, signifi cant fl uctuations emerge in weise mit Energien von einigen 10 µJ in nichtlinearen opti- amplitude and phase of the pulses, which results in poor schen Kristallen mit sehr kurzer transversaler Ausdehnung pulse-to-pulse coherence properties. erzeugt. Nur auf diese Weise ist es zurzeit möglich, eine IPHT is researching the development of fi ber-based große spektrale Bandbreite zu erreichen, während zeitlich white light sources that combine the advantages of the ein einzelner Puls erhalten bleibt, in dem jede Wellenlänge preservation of coherent single pulses in the crystal with eine eindeutig zuordenbare Position besitzt. low energy requirements in optical fi bers. Optische Fasern bieten ebenfalls die Möglichkeit der In areas of normal dispersion a single pulse is Erzeugung von breitbandigem Licht bei deutlich geringeren preserved even over a longer propagation distance, and Pulsenergien von wenigen Nanojoule. Dabei wird üblicher- soliton fi ssion does not occur. However, it has not yet weise der Eingangspuls in Wellenlängenbereichen mit ano- been possible to generate spectra in the normal dispersion maler Dispersion eingekoppelt und durch Solitonenzerfall in range with a spectral width comparable to SC pumped at mehrere komplexe Ausgangspulse aufgespalten. Dadurch anomalous dispersion. Specially-designed fi bers that have sind diese Superkontinuumspulse für zeitlich sensitive Pro- a normal dispersion across the entire spectral range with zesse nicht mehr geeignet. Zudem entstehen signifi kante Fluktuationen in Amplitude und Phase der Pulse, so dass sie nur schlechte zeitliche Kohärenzeigenschaften besitzen. Am IPHT wird daran geforscht, faserbasierte Weiß- lichtquellen zu entwickeln, welche die Vorteile der Erhal- tung kohärenter Einzelpulse im Kristall mit den geringen Energieanforderungen in optischen Fasern vereinen. In Bereichen normaler Dispersion bleibt auch nach längerer Propagationsdistanz ein Einzelpuls erhalten, der Solitonenzerfall fi ndet nicht statt. Bis dato konnten jedoch im normalen Dispersionsbereich noch keine Spektren erzeugt werden, deren Breite mit den bei anomaler Dis- persion gepumpten SC vergleichbar wäre. Speziell designte Abb. 1: Dispersionsprofi l einer Suspended-Core-Faser mit einem Kerndurchmesser Fasern, die im gesamten Spektralbereich normale Dis- von 540 nm. Im gesamten Spektralbereich existiert nur normale Dispersion. persion mit einem Maximum nahe der Pumpwellenlänge Fig. 1: Dispersion profi le of a suspended core fi ber with a core diameter of 540 nm. aufweisen (Abb. 1), zeigen in Simulationen vielversprechen- The entire spectral range consists of only normal dispersion. fiber optics

Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopaufnahme der getaperten Suspended-Core-

Faser. Ein im Durchmesser ca. 500 nm großer Kern dient als Wellenleiter mit

normaler Dispersion im gesamten Spektralbereich.

Fig. 2: Scanning electron microscopy image of the tapered suspended core ﬁ ber.

A core with a diameter of approx. 500 nm serves as the wave guide with normal

dispersion in the entire spectral range.

de Eigenschaften, welche bereits teilweise experimentell a maximum that is close to the pump wavelength (see bestätigt werden konnten. Fig. 1) exhibit very promising properties in simulations, Zur Erzeugung der notwendigen Dispersionseigen- some of which have been confi rmed by experimental tests. schaften ist eine starke Wellenleiterdispersion erforderlich, Strong wave guide dispersion is required to induce welche durch große Brechzahlsprünge von Glas zu Luft und the necessary dispersion properties, which has to be durch Kerndurchmesser im Bereich der Wellenlänge rea- implemented by both signifi cant changes in the refractive lisiert werden kann. Sogenannte Suspended-Core-Fasern index as from glass to air and a core diameter in the order (Abb. 2) erfüllen unterhalb eines Kerndurchmessers von ca. of the pump wavelength. So-called suspended core fi bers 550 nm beide Anforderungen und sind somit ein idealer (see Fig. 2) fulfi ll both requirements at a core diameter Kandidat für diese Art der SC-Erzeugung. Im Gegensatz zu below approx. 550 nm and are thus an ideal candidate for optischen Nanofasern, welche ebenfalls unterhalb eines this type of SC generation. Unlike optical nanofi bers, which bestimmten Durchmessers (480 nm) nur normale Disper- also have a normal dispersion below a certain diameter sion besitzen und deshalb ebenfalls für faserbasierte kohä- (480 nm) and therefore are also suited for fi ber-based, rente breitbandige SC geeignet sind, weist die Suspended- coherent, broadband SC, suspended core fi bers have crucial Core-Faser entscheidende Vorteile auf. Zum einen besitzt advantages. For one, their larger total outer diameter sie durch den insgesamt größeren Außendurchmesser eine provides increased mechanical stability and is much easier erhöhte mechanische Stabilität und ist experimentell deut- to use in experiments. For another, the cladding functions lich einfacher zu handhaben. Zum anderen wirkt der Mantel as housing for the fragile core and prevents contamination als Einhausung des empfi ndlichen Kerns und verhindert from the surrounding environment. In addition, during pro- eine Kontamination durch die Umgebung. Außerdem ist duction, in which the initial fi ber is reduced to the desired während der Herstellung, bei der die Ausgangsfaser durch dimensions through a tapering process, a signifi cantly einen Taperprozess auf die gewünschte Dimension verklei- smaller scaling factor is required. The core of a suspended nert wird, ein deutlich kleinerer Skalierungsfaktor notwen- core fi ber, originally approx. 2 µm in diameter, is shrunken dig. Ein ursprünglich im Durchmesser ca. 2 µm großer Kern faster, more easily, and more exactly to about 500 nm than einer Suspended-Core-Faser ist schneller, einfacher und the outer diameter of a standard fi ber measuring 125 µm. genauer auf ca. 500nm verkleinert als der Außendurchmes- Furthermore, the transition from the untapered to the ta- ser von 125 µm einer Standardfaser. Der Übergang vom pered area of a fi ber facilitates the input coupling of light. faseroptik

Abb. 3: Vergleich experimenteller und simulierter Spektren. Abb. 4: Spektrogramm nach 10 mm Ausbreitungslänge. 58 Fig. 3: Comparison of experimental and simulated spectra. Ein 50 fs Gate-Pulse wurde zur Erzeugung des Spektrogramms verwendet. Fig. 4: Spectrogram after a propagation length of 10 mm. A 50 fs gate pulse

was used to produce the spectrogram.

ungetaperten zum getaperten Bereich der Faser verein- First experiments, in which an ultrafast pulse (625 nm, facht zudem die Einkopplung von Licht. 50 fs, 1.3 nJ) was coupled into the suspended core fi ber, Erste Experimente, bei denen ein ultrakurzer Puls revealed a spectral broadening from 370 nm to 895 nm (625 nm, 50 fs, 1.3 nJ) in die Suspended-Core-Faser (a level of -20 dB), which corresponds to 1.27 octaves eingekoppelt wurde, zeigen eine spektrale Verbreiterung (see Fig. 3). von 370 nm bis 895 nm (-20 dB-Level), was 1.27 Oktaven To analyze the experiment, the pulse broadening in entspricht (Abb. 3). the fi ber was simulated by solving the generalized nonlin- Zur Analyse des Experiments wurde die Pulsaus- ear Schrödinger equation. The nonlinear parameter and the breitung in der Faser durch Lösung der verallgemeinerten dispersion profi le required for this task were calculated us- nichtlinearen Schrödingergleichung simuliert. Der dafür ing a fully vectorial fi nite elements method. For simplicity, benötigte nichtlineare Parameter und das Dispersionsprofi l a single-mode, polarization-maintaining fi ber was consid- wurden mit einer vollvektoriellen Finite-Elemente-Methode ered that is pumped in the direction of polarization. berechnet. Der Einfachheit halber wird nur eine einmodige, By these means a strong correlation in the spectral polarisationserhaltende Faser berücksichtigt, die entlang distribution between the experiment and the simulation einer Polarisationsrichtung gepumpt wird. could be achieved (see Fig. 3). This excellent correlation Auf diese Weise konnte eine sehr gute Übereinstim- suggests that in addition the temporal properties of the mung für die spektrale Verteilung zwischen Experiment generated SC match the simulations; however, this still has und Simulation erreicht werden (Abb. 3). Diese hervorra- to be confi rmed experimentally. gende Übereinstimmung legt nahe, dass auch die zeitli- The spectrogram (see Fig. 4) reveals some fascinat- chen Eigenschaften der erzeugten SC mit den Simulationen ing properties of the generated SC. The pump wavelength übereinstimmen. Eine experimentelle Bestätigung steht is not very intense compared to the generated wave- allerdings noch aus. lengths. This allows spectroscopic tests to be performed in Das Spektogramm (Abb. 4) offenbart einige faszinie- the region of the pump wavelength, which normally has to rende Eigenschaften der erzeugten SC. Die Pumpwellenlän- be fi ltered out by additional optics. In the entire spectral ge besitzt im Vergleich zu den erzeugten Wellenlängen kei- range, the intensity varies by just a few dB. Spectral char- ne herausragende Intensität. Das erlaubt spektroskopische acterizations with such sources allow seamless analyses Untersuchungen auch im Bereich der Pumpwellenlänge, at a uniform signal-to-noise ratio. Each spectral component welche üblicherweise durch zusätzliche Optiken herausge- has a clearly identifi able position within the pulse and a fiber optics

Abb. 5: Spektrale Entwicklung während der Pulsausbreitung. Bereits nach wenigen Millimetern ist die SC-Erzeugung abgeschlossen. 59 Fig. 5: Spectral development during pulse propagation. SC generation is completed after just a few millimeters.

fi ltert werden muss. Im gesamten Spektralbereich variiert fi xed phase. Therefore these pulses are suited for time- die Intensität um nur wenige dB. Spektrale Charakterisie- resolved applications. A fast nonlinear dynamic ensures rungen mit solchen Quellen erlauben lückenlose Untersu- that the SC is generated in its entirety after a propagation chungen bei einheitlichem Signal-Rausch-Verhältnis. Jede length of just a few millimeters (see Fig. 5) and guaran- spektrale Komponente besitzt eine eindeutig identifi zierba- tees a low temporal pulse broadening. The output pulse re Position innerhalb des Pulses und eine feste Phase. Da- can be recompressed to times that are below the input durch sind diese Pulse für zeitaufgelöste Anwendungen ge- pulse due to its increased spectral width. eignet. Eine schnelle nichtlineare Dynamik sorgt dafür, dass Pulse-to-pulse noise is not expected because only das SC bereits nach wenigen Millimetern Ausbreitungs- deterministically predictable processes occur. Theoretically, länge vollständig erzeugt wird (Abb. 5), und garantiert there is no limit to the spectral broadening in all-normal eine geringe zeitliche Pulsverbreiterung. Der Ausgangspuls dispersion optical fi bers. An increase in the energy of the kann aufgrund seiner erhöhten spektralen Breite auf Zeiten input pulse always results in an extended broadening of unterhalb des Eingangspulses komprimiert werden. the generated spectrum. Experimental limits are set by the Da stets deterministisch vorhersagbare Prozesse steep edges of the dispersion profi le because nonlinear ablaufen, wird kein Puls-zu-Puls-Rauschen erwartet. Aus dynamics stop when all spectral components are separated theoretischer Sicht gibt es keine Grenze für die spektra- spatially. le Verbreiterung in normaldispersiven optischen Fasern. Eine Erhöhung der Energie des Eingangspulses resultiert immer in einer Verbreiterung des erzeugten Spektrums. Experimentelle Grenzen werden durch die steil abfallenden Kanten des Dispersionsprofi ls gesetzt, da die nichtlineare Dynamik zum Erliegen kommt, wenn alle spektralen Kom- ponenten räumlich getrennt sind.

Gefördert durch/funded by: EFRE faseroptik

Dotierte Mikrostrukturierte Fasern mit Compared to fused silica fi bers, doped microstructured op- maßgeschneiderter Dispersionscharakteristik tical fi bers (MOFs) exhibit interesting characteristics due to their modifi ed material properties (e.g., a high nonlinearity Doped Microstructured Optical Fibers or photosensitivity). This yields advantages for applications with Customized Dispersion Characteristics like supercontinuum sources, RAMAN amplifi ers, lasers and BRAGG fi bers. The dispersion characteristics of index-guided MOFs are affected by both the geometric parameters of the microstructured cladding and the material effects of the

j. kobelke, k. schuster, r. spittel, a. schwuchow, j. kirchhof, h. bartelt

60 Dotierte mikrostrukturierte Fasern (MOFs) zeigen interessante Eigenschaften aufgrund ihrer modiﬁ zierten Materialcharakteristik im Vergleich zu Quarzglasfasern, z.B. eine höhere Nichtlinearität oder Photosensitivität. Daraus ergeben sich Vorteile für Anwendungen wie beispielsweise Superkontinuum-Lichtquellen, RAMAN-Verstärker / -Laser oder BRAGG-Fasern. Das Dispersionsverhalten indexgeführ- ter MOFs wird sowohl durch geometrische Parameter des mikrostrukturierten Claddings als auch Materialeffekte des lichtpropagierenden Kerns beeinﬂ usst. Wir präparierten MOFs mit einem hexagonal angeordneten Fünfring-Air- Cladding aus Quarzglas und Einzelkernen mit variabler Materialzusammensetzung. Die Fasern wurden mit variie- render Kernzusammensetzung zwischen reinem Quarzglas

(SiO2) und Germaniumoxid-Quarzglas mit einer Maximal-

konzentration GeO2 von 36 mol% (Abb. 1) hergestellt. Die Gesamtdispersion D(λ) von MOFs mit Ge-dotierten Kernen kann durch die Summation von geometrisch

bedingten Dg(λ) und materialbedingten Dm(λ) Dispersions- effekten beschrieben werden:

(1)

Diese wurde mit der Finite-Element-Methode (FEM) Mode Solver simuliert: Abb. 1: REM Aufnahmen von MOFs mit unterschiedlicher Luftloch-Mantelstruktur

und einem Glas mit 36 mol% GeO2 im Kernzentrum (d/Λ= 0,93 (oben); 0,15 (2) (unten): das Lochdurchmesser-Lochabstandsverhältnis korrespondiert mit dem

Luftanteil des Claddings)

wobei dc der Kerndurchmesser, neff die effektive Brechzahl Fig. 1: SEM images of MOFs with a different air cladding structure and fused

der geführten Mode, λ die Wellenlänge und c die Vaku- silica doped with 36 mol% GeO2 in the center of the core (d/Λ= 0.93 (top); 0.15 umlichtgeschwindigkeit ist. Abbildung 2 zeigt die sehr (bottom): The ratio between the diameter and the distance of the holes starke Modiﬁ zierung des Dispersionsverhaltens durch corresponds to the air portion in the cladding.) fiber optics

geometrische Strukturwechsel des Luft-Claddings zwischen light-propagating core. We prepared MOFs with a hexag- Kompaktfaser (d/Λ=0) und extrem hohen Luftfüllfaktor onally-arranged ﬁ ve-ring air cladding consisting of fused (d/Λ=0,95) bei geometrisch konstantem Ge-dotiertem silica and single cores with a variable material composi- Kernquerschnitt. tion. The ﬁ bers were equipped with a core composition

Während die kompakte Germanium-dotierte Faser varying between pure fused silica (SiO2) and germanium

(d/Λ=0) im VIS-NIR-Spektralbereich einen sehr breiten oxide fused silica with a maximum GeO2 concentration of negativen (normalen) Dispersionsbereich und nur einen 36 mol% (see Fig. 1). Nulldurchgang (ZDW) aufweist, kann mit zunehmenden The total dispersion D(λ) of MOFs with Ge-doped Luftanteil (d/Λ wird größer) das Dispersionsverhalten weit- cores can be delineated as the summation of geometrical- gehend in den anomalen Dispersionsbereich verschoben ly-dependent Dg(λ) and material-dependent Dm(λ) disper- werden. Hierbei treten bis zu drei Dispersionsnulldurchgän- sion effects: ge auf. Die Möglichkeit der weiten Verschiebbarkeit dieser Nulldurchgänge durch geometrische Strukturveränderung (1) des Claddings macht den vorgestellten Fasertyp speziell 61 für Superkontinuumsanwendungen interessant. Hier kann This was simulated with the ﬁ nite element method (FEM) passend zur jeweiligen Pumpwellenlänge ein optimales Mode solver: Dispersionsverhalten eingestellt werden. Dies ist Voraus- setzung für eine hohe Efﬁ zienz der Frequenzumsetzung (2) zwischen Pump- und Emissionsstrahlung.

where dc is the core diameter, neff is the effective refrac- Gefördert durch/funded by: EU tive index of the guided mode, λ is the wavelength, and c is the speed of light in vacuum. Figure 2 represents the strong modifi cation of dispersion characteristics resulting from the geometric changes in structure of the air cladding between a compact fi ber (d/Λ=0) and an extremely high air-fi ll factor (d/Λ=0,95) at a geometrically constant GE-doped cross section of the core. Compact Ge-doped fi bers (d/Λ=0) show in the VIS-NIR spectral range a wide negative (normal) dispersion and only one zero dispersion wavelength (ZDW). The increase of the air fraction (enlarge of d/Λ) leads to a shift to anormal dispersion. We found up to three ZDWs. The shifting of ZDW by change of geometrical parameters favors this fi ber for supercontinuum generation. We can adjust the dispersion optimal to the pump wavelength. This is a requirement for a high effi ciency of frequency conversion between pump and emission radiation.

Abb. 2: Effekt des Lochdurchmesser-Abstandsverhältnisses d/Λ auf die

Dispersion Germanium-kerndotierter MOFs mit konstantem Verhältnis

Durchmesser des dotierten Kernbereichs zum Luftlochabstand im Cladding: dc/Λ=0.50

Fig. 2: Effect of the diameter/distance ratio of the holes d/Λ on the dispersion of

MOFs with a germanium-doped core and a constant ratio between the diameter of the doped core area to the distance between the air holes in the cladding: dc/Λ=0.50 faseroptik

Innovative Faserbeschichtungen basierend auf Inorganic-organic hybrid polymers (organically modifi ed organisch modifi zierten Keramiken ceramics – ORMOCERs®) are synthesized using a sol-gel process of organo-functionalized alkoxysilanes. The silanes Innovative Fiber Coatings Based on are not only responsible for UV polymerization during fi ber Organically Modifi ed Ceramics drawing, but they also allow the systematic adjustment of such properties as hardness, elasticity modulus, viscosity, and refractive index. As expected, thanks to the inorganic network, ORMOCERs® have a higher temperature stability than conventional coating materials such as acrylates. This makes ORMOCER® materials predestined for applications k. schuster, j. kobelke, c. aichele, in high-temperature fi ber sensor technology (n > 1.45 a. schwuchow, j. kirchhof @ 1300 nm) and power transmission fi bers (n < 1.45 @ 1300 nm). 62 Anorganisch-organische Hybridpolymere (organisch modi- Coatings that have a degradation temperature of up fi zierte Keramiken – ORMOCERE®) werden über einen to 328°C [see Fig. 1] were developed as part of the BEOS Sol-Gel-Prozess organisch funktionalisierter Alkoxysilane project and applied to fi bers with the help of an improved synthetisiert. Die Silane sind einerseits für den UV-Polyme- pressure coating technology. Here the advantage over risationsprozess während des Faserziehens verantwortlich. polyimide and silicon coatings was demonstrated. Al- Andererseits lassen sich damit auch gezielt Eigenschaften though these coatings have a higher thermal stability than wie Härte, E-Modul, Viskosität und Brechungsindex einstel- Ormocers they can only be applied in very thin layers and len. Durch das anorganische Netzwerk weisen die ORMO- do not adhere well to the fi bers, respectively. CERE® erwartungsgemäß eine höhere Temperaturfestig- High mechanical resistance is an essential parameter keit als klassische Coatingmaterialien wie bspw. Acrylate for an application as a fi ber strain sensor. For such an auf. Dies prädestiniert ORMOCER®-Materialien für einen application, both ORMOCER®-coated fi bers and fi bers with Einsatz in der Hochtemperaturfasersensorik (n > 1,45 @ draw tower gratings were subjected to mechanical resis- 1300 nm) sowie bei Leistungstransmissionsfasern (n < 1,45 tance tests, including a statistical Weibull analysis, before @ 1300 nm). and after ten autoclave cycles and before and after being Während des BEOS-Projektes am IPHT sind Coatings annealed up to 300°C, respectively. mit einer Degradationstemperatur bis zu 328 °C [Abb. 1] Results of the mechanical resistance analysis of entwickelt und mittels verbesserter Druckbeschichtungs- annealed and unannealed FBG fi bers compared to fi bers technologie auf Fasern appliziert worden. Hierbei zeigte without gratings:

Abb. 1: Thermogravimetrie (TGA) ausgewählter

high-index-ORMOCERE.

Fig. 1: Thermal gravimetric analysis (TGA) of

selected high-index ORMOCERs. fiber optics

sich insbesondere auch der Vorteil gegenüber Polyimid- Fiber Fiber Fiber + Fiber + sowie Silikoncoatings, die zwar höhere thermische Fes- (autoclaved) grating grating tigkeiten aufweisen, aber nur in sehr dünnen Schichten annealed aufgebracht werden können bzw. eine nur sehr geringe (300°C) Haftung zur Faser aufweisen. Mechanical 65.1 66.1 67.4 68.0 Ein hoher Faserfestigkeitswert stellt einen essentiel- resistance [N] len Parameter für die Anwendung als Faserdehnungssensor Weibull 134.0 76.4 95.8 182.3 dar. Dafür wurden ORMOCER®-beschichtete Fasern vor parameter und nach 10 Autoklavierzyklen sowie Fasern mit Ziehturm- gittern (vor und nach einer Temperung bis 300 °C) einem It was shown that the fi bers coated with the newly- Faserfestigkeitstest mit statistischer Weibullauswertung developed ORMOCER® are both autoclavable and stable at unterzogen. high temperatures. The latter, in particular in combination Ergebnisse der Faserfestigkeitsprüfung von getem- with fi ber Bragg gratings, was the main focus of the proj- perten und ungetemperten FBG-Fasern im Vergleich zu ect (demonstrator fi ber). An additional shift in the Bragg 63 Fasern ohne Gitter wavelength caused by possible coating degradation could Faser Faser Faser + Faser + not be detected even when annealing at up to 300°C. (autoklaviert) Gitter Gitter In addition to a high numerical aperture (NA), low- getempert index coatings used for power transmission fi bers also (300 °C) have to exhibit a high thermal stability. Despite the chemi- Faser- 65,1 66,1 67,4 68,0 cal modifi cation (substitution of a hydrocarbon-based pre- festigkeit [N] cursor by partially fl uorinated base materials), a thermal Weibull 134,0 76,4 95,8 182,3 stability of up to 320°C was still able to be achieved. Parameter The testing of optical losses in two low-index ORMOCER®-coated fi bers yielded results of 18 and Es zeigte sich, dass die mit dem neu entwickelten ORMO- 9 dB/ km at the minimum, which, in addition to a high CER® beschichteten Fasern sowohl autoklavierbar als auch temperature stability, also means excellent results for ap- hochtemperaturtauglich sind. Letzteres stellte insbesonde- plications of these fi bers in the area of high-power lasers re in Kombination mit Faser-Bragg-Gittern ein Kernpunkt and transmission. des Projektes dar (Demonstratorfaser). Auch bei Tempe- rung bis 300 °C konnte keine zusätzliche Verschiebung der Gefördert durch/funded by: BMBF Bragg-Wellenlänge durch eine mögliche Coating-Degradati- on nachgewiesen werden. Neben einer hohen numerischen Apertur (NA) müs- sen low-index Coatings für Leistungstransmissionsfasern über eine hohe thermische Stabilität verfügen. Trotz der chemischen Modifi zierung (Substitution Kohlenwasserstoff basierter Precursor durch teilfl uorierte Ausgangsmateri- alien) konnten auch hier thermische Beständigkeiten bis 320 °C erreicht werden. Die Untersuchungen zu optischen Verlusten an zwei low-index ORMOCER® beschichteten Fasern ergaben im Minimum 18 bzw. 9 dB/km, was neben der hohen Tempe- raturbeständigkeit ausgezeichnete Werte für Anwendungen dieser Fasern im Hochleistungslaser- und Transmissionsbe- Abb. 2: Optische Dämpfung von low-index ORMOCER beschichteten Fasern. reich bedeutet. Fig. 2: Optical attenuation of low-index ORMOCER-coated fi bers. faseroptik

Optimierte REPUSIL-Materialien Doped silica produced by the REPUSIL-Route is a positive für Hochleistungsfaserlaser addition to fi ber core materials prepared in an MCVD process through solution doping. The reactive powder sinter Optimized REPUSIL Materials process (REPUSIL) was developed by IPHT in collabora- for High Power Fiber Lasers tion with Heraeus Quarzglas. Doped fused silica features the following advantages: • Production of amounts of up to 100 g at a homogeneous refractive index distribution • Option of homogeneous codoping with refractive index- reducing elements such as boron and fl uorine in the s. grimm, m. leich, f. just, a. schwuchow, production of LMA and X-LMA cores k. schuster, v. reichel • Easy characterization of bulk properties such as losses, stresses, thermal expansion, and optical properties 64 Das IPHT entwickelte in Zusammenarbeit mit der Firma • Extremely suitable as a core material in microstructured Heraeus-Quarzglas eine neue Technologie zur Herstellung fi bers dotierter Quarzgläser. Die mit dem REPUSIL-Verfahren • Application as a core material in inexpensive multi-kW, hergestellten Gläser eignen sich als Faserkernmaterialen. multimode laser sources based on a one-fi ber solution Im Vergleich zu Materialien, die mit der herkömmlichen without a combiner or fi ber splices MCVD-Methode über Lösungsdotierung hergestellt werden, zeichnen sich die neuartigen dotierten Quarzgläser durch In the past year major advances have been made in folgende Vorteile aus: the improvement of basic attenuation properties. These • Herstellung von bis zu 100 g-Mengen mit homogener improvements have been achieved through the optimiza- Brechzahlverteilung tion of different process steps, most notably of cleaning • Möglichkeit der homogenen Codotierung mit brechzahl- processes. Values of approximately 50 dB/km can now senkenden Elementen zur Herstellung von LMA und be reproduced as well as peak values into the 20 dB/ km X-LMA Kernen range reached. In addition, directly measuring the • leichte Charakterisierung der Bulkeigenschaften wie Ver- absorption loss of the bulk material using a novel laser- luste, Spannungen, thermische Ausdehnung und optische induced defl ection (LID) measurement process has led to Eigenschaften the very effi cient optimization of the process parameters. • hervorragende Eignung als Kernmaterial in mikro- It is now possible to characterize the minimum attenu- strukturierten Fasern ation values to be expected in the fi ber using the glass • Einsatz als Kernmaterial in kostengünstigen already produced and to separate them from other loss Multi-kW-Multimode-Laserstrahlquellen auf der Basis mechanisms, such as scattering losses and interface einer Ein-Faser-Lösung ohne Combiner und Fasersplice. problems.

Abb. 1: Links: Dämpfungsspektrum einer

Laserfaser hergestellt durch das Stab-Stapel-

Verfahren und unter Verwendung von

50 µm 50 µm Yb-dotierten gesinterten Bulk-Quarz-Stäben. Rechts: Querschnitt verschiedener mikro- 20 µm strukturierter Fasern.

Fig. 1: Left: Attenuation spectra of a laser ﬁ ber

produced by the rod stacking technique and the

use of Yb-doped sintered bulk silica rods..

Right: Cross section of microstructured ﬁ bers. fiber optics

Im letzten Jahr wurden große Fortschritte in der Verbesse- REPUSIL materials can be very effi ciently processed into rung der Grunddämpfungseigenschaften gemacht. Erreicht performs by combining single rods (microstructuring). In wurde dies durch die Optimierung verschiedener Prozess- addition, this technique enables a wide variety of shapes schritte, vorrangig von Reinigungsschritten. Reproduzierbar by combining differently doped and differently-sized lassen sich Werte um die 50 dB/km realisieren, Spitzen- rods and capillaries. It allows parameters such as pump werte reichen bis in den 20 dB/km-Bereich. Weiterhin absorption, polarization preservation, or index structures konnte durch die direkte Messung der Absorptionsverluste to be specifi cally adjusted. Figure 2a shows the laser am Bulk-Material durch Nutzung eines neuartigen LID- characteristics of a fi ber produced in this manner; Fig. 2b Messverfahrens (Laser Induced Defl ection) die Optimierung shows a reduction in pump light intensity in relation to der Prozessparameter sehr effi zient durchgeführt werden. fi ber length. The goal is to achieve an optimal mixture of Nun ist es möglich, die zu erwartenden minimalen Dämp- modes by varying the structure elements and ultimately fungswerte in der Faser bereits am hergestellten Glas zu maximize pump absorption in the fi ber. charakterisieren und sie von anderen Verlustmechanismen Using REPUSIL materials in X-LMA multimode fi ber wie Streuverlusten und Grenzfl ächenproblemen zu trennen. lasers, the company LASERLINE was able to develop a 65 Sehr effi zient lassen sich die REPUSIL- Materialien new laser concept in which an output power of 1950 watts zu Preformen durch das Zusammenstellen von Einzelstäben is achieved at 1085 nm based on a single fi ber solution. (Mikrostrukturierung) verarbeiten. Diese Technik ermög- The goal is to increase this output power by improving the licht eine große Formenvielfalt durch die Kombination pumping power to between 4 and 6 kW. This should make unterschiedlich dotierter und unterschiedlich großer Stäbe, such systems suitable for cutting and welding tasks in the bzw. Kapillaren. Dadurch lassen sich gezielt Parameter wie automobile industry. Pumpabsorption, Polarisationserhalt oder Stufenstrukturen einstellen. In Abb. 2a ist das Laserverhalten einer so her- Gefördert durch/funded by: BMBF, EFRE, Freistaat Thüringen gestellten Faser dargestellt; Abb. 2b zeigt die Verringerung der Pumplichtintensität in Abhängigkeit der Faserlänge. Ziel ist es, durch die Variation der Strukturelemente eine optimale Modenmischung zu erreichen und so die Pumpab- sorption in der Faser zu maximieren. Unter Verwendung von REPUSIL-Materialien in X-LMA-Multimode Faserlasern konnte die Firma LASER- LINE ein neues Laserkonzept entwickeln, dass auf der Basis einer Einzelfaserlösung eine Leistung von 1950 Watt bei 1085 nm erreicht. Ziel ist es, diese Leistung durch Steigerung der Pumpleistung auf 4 bis 6 kW zu erhöhen. Dadurch sollen solche Systeme für Schneid- und Schweiß- aufgaben in der Automobilindustrie einsetzbar werden.

Abb. 2: Oberes Diagramm: Laserverhalten einer mikrostrukturierten Laserfaser

hergestellt durch das Stab-Stapel-Verfahren und unter Verwendung von

Yb-dotierten gesinterten Bulk-Quarz-Stäben. Unteres Diagramm: Pumpeigenschaf-

ten der gleichen mikrostrukturierten Faser, d.h. normalisierte Pumpleistung als

Funktion der Faserlänge.

Fig. 2: Top graph: Laser performance of a microstructured laser ﬁ ber produced

by the rod stacking technique and the use of Yb-doped sintered bulk silica rods.

Bottom graph: Pumping properties of the same microstructured ﬁ ber

(i.e., normalized pumping power as a function of ﬁ ber length). faseroptik

Optische Tomographie zur Ermittlung The difference in the refractive index between the core der Spannungsverteilung in Preformen and the cladding necessary to propagate light is implemented in optical fi bers through the use of different glass Optical Tomography Used to Evaluate materials. The different thermal expansion coeffi cients the Distribution of Stress in Preforms of differently doped areas and their strong connection to each other result in a compromised deformation of the sample. The core, which has a higher expansion coeffi cient than the cladding, can not freely deform; this leads to a tensile stress in the said area. The cladding is subject to increased deformation by force, which causes compressive c. segel, f. just stress. Introducing stresses during the production phase of the preform causes subsequent changes in the optical and mechanical properties of the fi ber. 66 Der für die Propagation von Licht notwendige Brechzahl- For preforms that do not exhibit cylindrical symmetry, unterschied zwischen Kern und Mantel wird in Glasfasern tomographic measurements are necessary to determine durch die Verwendung verschiedener Glasmaterialien the distribution of stress. The sample we tested (see realisiert. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Aus- Fig. 1) has a structured core with differently doped ele- dehnungskoeffi zienten der verschieden dotierten Bereiche ments of the same refractive index. The measurement und deren fester Verbindung untereinander erfolgt eine setup for the testing of stress distribution in cylindrical- Kompromissverformung in der Probe. Der Kern, welcher im symmetric samples was expanded in order to carry out Vergleich zum Mantel meistens einen erhöhten Ausdeh- optical tomography measurements as well. To achieve the nungskoeffi zienten aufweist, wird an seiner Verformung most accurate results, a large number of sample measure- gehindert, wodurch Zugspannungen in diesem Bereich ments from different directions is required in tomography. auftreten. Der Mantel unterliegt einer erhöhten aufge- The measurement of the phase shift in a monochromatic zwungenen Verformung, welche Druckspannungen ver- beam produced by the stress-induced birefringence of the ursacht. Durch das Einbringen von Spannungen während sample is used as the basis of determination of the stress der Herstellung der Preform ändern sich die optischen und mechanischen Eigenschaften der späteren Faser. Für Preformen mit fehlender Zylindersymmetrie ist zur Bestimmung der Spannungsverteilung eine tomographische Messung unumgänglich. Die von uns untersuchte Probe (Abb. 1) besitzt einen strukturierten Kern mit unterschiedlich dotierten Elementen gleicher Brechzahl. Dazu wurde der Messplatz zur Untersuchung der Spannungsver- teilung von zylindersymmetrischen Proben erweitert, so dass auch optisch tomographische Messungen durchge- führt werden können. Um ein möglichst genaues Ergebnis zu erhalten, ist bei der Tomographie eine möglichst große Anzahl von Messungen der Probe aus verschiedenen Richtungen erforderlich. Als Grundlage zur Bestimmung der Spannungswerte dient die Messung der Phasenver- schiebung eines monochromatischen Strahlenbündels, die durch die spannungsinduzierte Doppelbrechung der Probe Abb. 1: Strukturierter Kernbereich der untersuchten Preform mit verschieden hervorgerufen wird. Die Messung der Phasenverschiebung dotierten Elementen. unter einem defi nierten Winkel und über den kompletten Fig. 1: Structured core area of the tested preform with differently doped elements. fiber optics

Querschnitt der Probe wird Projektion genannt. Dabei ist values. The measurement of the phase shift at a given für eine gute tomographische Charakterisierung der Probe angle and across the entire cross section of the sample ein konstanter Winkelabstand zwischen den einzelnen Pro- is referred to as projection. A constant angular distance jektionen wichtig. Aus dem kompletten Satz der sich über between the individual projections is important for a 180° erstreckenden Projektionen der Phasenverschiebung satisfactory tomographic characterization of the sample. kann schließlich unter Verwendung der inversen Radon- Subsequently, using inverse Radon transformation, the Transformation die Spannungsverteilung berechnet werden. distribution of stress can be calculated from a complete set Die axiale Spannungsverteilung der oben gezeigten of phase shift projections extending 180°. strukturierten Preform ist in Abb. 2 zu sehen. Die Messung The axial distribution of stress of the above-men- erfolgte mit einem Winkelabstand von 2,5° (72 Projekti- tioned structured preform can be seen in Fig. 2. Measure- onen) und einem Abstand der einzelnen Messpunkte von ments were taken here at an angular distance of 2.5° 10 µm. Unter Verwendung dieser Parameter lässt sich an- (72 projections) and at a distance between the individual hand der schmalen Quarzglasstege zwischen den Elemen- measurement points of 10 µm. Using these parameters a ten des Kerns eine Auﬂ ösungsgrenze der Messmethode resolution limit of the measurement method of approxi- 67 von etwa 20 µm abschätzen. mately 20 µm can be estimated with the help of the nar- Aus der z-Komponente der Spannungsverteilung über row fused silica bridges between the elements of the core. den Querschnitt kann schließlich auch auf den Einﬂ uss The effect of the induced stress on the refractive

der induzierten Spannung auf die Brechzahl und die so index and the thus-induced birefringence ny-nx can be

induzierte Doppelbrechung ny-nx geschlossen werden. Die determined from the z-component of the distribution of Doppelbrechung der untersuchten Probe ist in Abb. 3 stress across the cross section. The birefringence of the dargestellt. Es ist ein deutlicher Effekt zu sehen, der im tested sample is shown in Fig. 3. The most signiﬁ cant zentralen Kernelement am größten ist. Seine Lage, genau effect can be seen in the central core element. Its position zwischen den verschieden dotierten Bereichen des Kerns, (i.e., exactly between the differently doped areas of the erzeugt eben diese große Doppelbrechung. core) produces a large birefringence.

Gefördert durch/funded by: BMBF

Abb. 2: Spannungsverteilung über den Querschnitt der Preform. Abb. 3: Abgeleitete Spannungsdoppelbrechung mit deutlichem Effekt

Fig. 2: Distribution of stress across the cross section of the preform. im zentralen Kernelement.

Fig. 3: Derived birefringence of stress exhibiting a signiﬁ cant effect

in the central core area. faseroptik

Faser-Bragg Gitter in aktiv dotierten Fiber lasers stabilized with fi ber Bragg gratings (FBGs) optischen Fasern für Faserlaser Anwendungen are a prerequisite for lasers that are based completely on fi bers and do not consist of any free-standing parts. These Fiber Bragg Gratings in Actively-Doped Optical lasers are used in material processing, laser marking, and Fibers for Fiber Laser Applications medicine. Standard methods of stabilizing lasers with FBGs require special passive, germanium-doped fi bers that are bonded to an active fi ber using splicing techniques. At high (pumping) power levels these bonding joints are susceptible to pumping and laser power scattering, which can lead to overheating and laser malfunction. m. becker, j. fiebrandt, e. lindner, m. leich, s. brückner, m. rothhardt FBGs that serve as laser mirrors can be inscribed directly into active laser fi bers with the help of femtosecond lasers. 68 Faser Bragg Gitter (FBG) stabilisierte Faserlaser sind die This has a number of advantages: Voraussetzung für komplett faserbasierte Laser ohne • The reduction of joints improves the malfunction rate. freistehende Teile. Diese Laser werden zur Materialbe- • The FBGs can be produced without having to be ›loaded arbeitung, -beschriftung und in der Medizin benötigt. with hydrogen‹. As this process is extremely time con- Herkömmliche Methoden zur Stabilisierung von Faserlasern suming in laser fi bers, the FBG femtosecond inscription mit FBGs benötigen spezielle passive Fasern mit Germani- technique accelerates the grating production process. umdotierung, die mit Spleißtechniken mit der aktiven Faser • Special fi ber structures, in particular microstructured verbunden werden. Bei hohen (Pump-)Leistungen sind fi bers (e.g., air-clad fi bers), can be treated using this diese Verbindungsstellen anfällig für Streuung der Pump- technology. und Laserleistung, was zur Überhitzung und zum Ausfall des Lasers führen kann. A two-beam interferometer, which is connected behind a frequency-tripled femtosecond laser (Coherent Mantis/ FBGs als Laserspiegel können mit Hilfe von Femtose- Legend Elite), is used in production. This allows FBGs kundenlasern direkt in aktive Laserfasern eingeschrieben werden. Das bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich: 150 Laser • Die Verringerung der Verbindungsstellen verbessert die Laser behind FBG Ausfallrate. • Die FBGs lassen sich ohne ›Wasserstoffbeladung‹ 100 -20 herstellen. Da dieser Prozess bei Laserfasern sehr 158W -40 zeitaufwändig ist, ermöglicht die Technik des Femtose- -60 kunden-Einschreibens von FBGs eine Beschleunigung des 50 laser power [W] power laser -80

Gitterherstellungsprozesses. [dB] intensity/const 1080 1082 1084 • Spezielle Faserarchitekturen, insbesondere mikrostruk- wavelength [nm] turierte Fasern, z.B. Air-clad-Fasern können mit dieser 0

Technik bearbeitet werden. 0 50 100 150 200 absorbed pump power [W]

Zur Herstellung wird ein Zweistrahlinterferometer verwen- Abb. 1: Leistungskennlinie des Faser-Bragg Gitter stabilisierten Faserlasers. det, welches einem frequenzverdreifachten Femtosekun- Die integrierte Grafi k zeigt eine spektrale Linie bei einer Ausgangsleistung denlaser (Coherent Mantis/Legend Elite) nachgeschaltet von 158 W. ist. Damit können FBGs in selten-Erd dotierte Fasern Fig. 1: Power curve of a fi ber laser stabilized with a fi ber Bragg grating. eingeschrieben werden, deren spektrale Refl exionen im The inset shows a spectral line at an output power of 158 W. fiber optics

Abb. 2: Herstellung von Faser-Bragg-Gitter-basierten Resonatorspiegeln Fig. 2: Realization of ﬁ ber Bragg grating based resonator mirrors for ﬁ ber lasers. für Faserlaser.

Ytterbium-Verstärkungsband liegen. FBGs zur Integration to be inscribed in rare-earth doped fi bers, the spectral in Erbium und Thulium basierten Lasern sind auch möglich. refl ections of which are located in the ytterbium amplifi ca- Refl exionen über 99% wurden realisiert. Damit tion band. FBGs can also be integrated into erbium and konnte am IPHT ein Faserlaser mit 160W Ausgangs- thulium-based lasers. leistung, sehr guter Strahlqualität und hoher spektraler Refl ections of over 99% were produced, which made Reinheit aufgebaut werden. it possible for a fi ber laser to be confi gured at IPHT that has an output power of 160 W, very good beam quality, Gefördert durch/funded by: BMBF and high spectral purity. faseroptik

Biosensor-Anwendung dünner Wellenleiter- The evanescent fi eld coupling between guided modes in Schichten auf anpolierten Lichtleitfasern a side-polished optical fi ber and a planar waveguide has been investigated for its use as a spectrally encoding sen- Biosensor Application of Thin-fi lm Planar sor to detect the presence of specifi c DNA. Waveguides on Side-polished Optical Fibers The strongest coupling of light occurs under the conditions of a waveguide resonance between the fi ber mode and the planar waveguide mode, which leads to a sharp minimum in the fi ber transmittance spectrum. The dependence of the spectral position of this minimum on the appearance of a thin adsorbate layer on the surface forms w. ecke, k. schröder, r. willsch the basis for the creation of the bio-sensing elements described here. Such sensor elements offer important practical advantages. They are ›in-line‹ optical fi ber components; 70 Um die Anwesenheit spezifi scher DNA nachzuweisen, wur- therefore, they do not require additional optical coupling de die evaneszente Feld-Kopplung zwischen den geführten components such as collimators, gratings, prisms, etc. The Lichtmoden in seitlich anpolierter Lichtleitfaser und einem fi ber-optic sensor elements are also well separated from darauf abgeschiedenen planaren Wellenleiter zur spektral the measurement equipment. This permits remote spectral kodierenden Sensorik untersucht. measurements and ensures an easy control of the mea- Stärkste Kopplung fi ndet bei Resonanz zwischen surement conditions. Moden in der Faser und im Schichtwellenleiter statt und The sensor structure on the surface of the side-pol- führen zu einem Minimum im Transmissionsspektrum. ished optical fi ber sensor is shown schematically in Fig. 1. Dessen spektrale Position hängt von der Anwesenheit von The following experimental process steps are Adsorbaten auf der Oberfl äche ab. Dieser Effekt bildet die required:

Grundlage für den hier vorgestellten Biosensor. Senso- • Deposition of a Ta2O5 planar waveguide overlay relemente dieser Art besitzen einige Vorteile: das Licht • Etching (-OH on surface) verlässt nirgends die Faserstruktur, darum sind keine wei- • Silanization teren optischen Koppelkomponenten (Kollimatoren, Gitter, • Immobilization of capture DNA (A3cN) Prismen usw.) notwendig. Die verlustarme Faserzuleitung • Hybridization by target DNA erlaubt außerdem die weite räumliche Trennung des Sensors von der Nachweis-Apparatur, und eine ungestörte The parameters of the planar waveguide overlay have

Einstellung der für die biochemischen Reaktionen notwen- been calculated to refl ect TM1 and TE1 resonances within digen Messbedingungen. the spectral range of low-cost spectrometers (CCD-based polychromators) and low-cost broadband light sources. The target DNA in the analyte has been marked with Au nanoparticles of an approximate diameter of 30 nm (A3-Au). During and as a result of the hybridization process, the resonance wavelength increases. The measurement example in Fig. 2 shows the polarization-dependent shift, which amounts to about 10 nm, for a TM polarized light mode. The spectral positions of both TM and TE resonanc- Abb. 1: Schema des faseroptischen Wellenleiter-Sensors zur Detektion der es in Fig. 2 are measured simultaneously using depolar- Anlagerung spezifi scher Ziel-DNA. ized light. Fig. 1: Schematic of DNA hybridization on the surface of the side-polished Electron microscopy provides an estimation for optical fi ber sensor. the surface density of the Au markers of 2.5 particles fiber optics

Der Sensoraufbau auf der Oberﬂ äche der anpolierten Licht- per µm² for a chemically etched surface. The application leitfaser ist in Abb. 1 schematisch dargestellt. of a buffer solution without target DNA causes only very Folgende experimentelle Prozessschritte sind small wavelength shifts of Δλ within the stability limits erforderlich: of the measurement (λδ < ±0.02 nm). From these sens-

• Abscheidung des Ta2O5-Wellenleiters ing parameters, the DNA detection limit can be estimated • Ätzen (Erzeugung einer hohen -OH-Dichte) to ~1 molecule per 200 µm² or to about 10 molecules on • Silanisierung the effective sensitive area (approximately 4 µm x 500 µm) • Immobilisierung der Fänger-DNA (Typ A3cN) of the side-polished fi ber core in these experiments. This • Hybridisierung der Ziel-DNA level of sensitivity is advantageously lower compared to conventional optical and electrical DNA chip sensors. A Die Parameter des planaren Wellenleiters wurden so further advantage is the multiplexing of a fi ber-optic Bragg berechnet, dass Resonanzen der TM1- und TE1-Moden grating temperature sensor, which is positioned close to im Spektralbereich preiswerter Kompakt-Spektrometer the bio-chemical sensor and interrogated by the same (CCD-basierter Polychromator) und Breitbandlichtquellen spectral measurement and which allows for compensation 71 auftreten. of temperature cross-sensitivities. Die Ziel-DNA im Analyten wurde mit Gold-Nanoparti- These investigations have been performed in coop- keln von ca. 30 nm Durchmesser markiert (A3-Au). eration with the departments of nanobiophotonics and Während und infolge der DNA-Hybridisierung nimmt spectroscopy at IPHT. die Resonanzwellenlänge zu. Ein Messbeispiel ist in Abb. 2 wiedergegeben, es zeigt für die Resonanz der TM1-Mode eine Verschiebung von 10 nm. Durch Einstrahlung von de- polarisiertem Licht können beide TM- und TE-Resonanzen in Abb. 2 gleichzeitig verfolgt werden. Elektronen-Mikroskopie zeigt eine Belegungsdichte der Gold-Marker von 2,5 Teilchen pro µm² bei vorheri- ger chemischer Ätzung der Ta2O5-Schicht an. In einer Buffer-Lösung ohne DNA bleibt die spektrale Position der Resonanzen innerhalb der Messgrenzen (λδ < ±0.02 nm) konstant. Von diesen Sensor-Parametern kann die DNA- Nachweisgrenze zu ca. einem Molekül pro 200 µm² bzw. zu zehn Molekülen auf der gesamten Sensorfl äche (ca. Abb. 2: DNA-Sensoreffekt: Verschiebung der Resonanz-Wellenlängen während 4 µm x 500 µm) bestimmt werden – bereits jetzt schon der Anlagerung der spezifi schen Ziel-DNA mit Gold-Nanopartikel-Markern. niedriger als auf vergleichbaren konventionellen DNA-Sen- Fig. 2: DNA sensor effect: Response of resonance wavelengths during sorchips. Einen weiteren Vorteil bildet die Integration eines hybridization of the sensor surface using target DNA with Au nanoparticle ebenfalls spektral ausgelesenen faseroptischen Bragg-Git- markers. ters als Temperatursensor dicht neben dem biochemischen Sensor, um temperaturbedingte Querempfi ndlichkeiten zu kompensieren. Die Untersuchungen werden in enger Zusammen- arbeit mit den IPHT-Abteilungen Nanobiophotonik und Spektroskopie durchgeführt.

Gefördert durch/funded by: BMBF faseroptik

UV spektral-optisches Reinstwasser Monitoring Ultrapure water experimentation and applications have an enormous impact in a large range of industries and Spectral-Optical Monitoring of research fi elds. To name a few, ultrapure water is required Ultrapure Water in the UV Range as the main solvent in trace analysis in the pharmaceutical and medical industries. It also functions as the processing water for electronic semiconductor fi rms. Within the framework of the TMWAT project, ›Optical Ultrapure Water Control,‹ a module (see Fig. 1) was created for the spectral-photometric monitoring of ultrapure water quality with online processing. l. kröckel, y. gower, r. willsch Water quality depends exclusively on the concentration of any impurities. In order to detect organic impurities in a concentration of less than 10 ppb TOC (total organic 72 Die Herstellung und die Verwendung von Reinstwasser carbon) in ultrapure water, the spectral range must be haben enorme Bedeutung für viele Bereiche der Volkswirt- expanded to include wavelengths below 200 nm. With schaft und der Forschung. So wird reines Wasser häufi g this expansion the dramatic increase in the absorption of als Lösungsmittel z.B. für die Spurenanalytik im Pharma- organic compounds can be seen, consequently demonstrat- und Medizinbereich oder als Prozesswasser in der Halblei- ing the increased sensitivity towards impurities in this low terindustrie benötigt. UV range. Simultaneously, the characteristic absorption Im Rahmen des TMWAT-Projektes ›Optische Reinst- of water grows rapidly below 200 nm (see Fig. 2). The wasser-Kontrolle‹ wurde ein Modul (Abb. 1) zur spektral- high transmission of the optical components employed photometrischen Überprüfung der Reinstwasserqualität für and the nitrogen-fl ushed atmosphere of the developed

Abb. 1: Modul zur spektralphotometrischen Kontrolle von Reinstwasser. Fig. 1: Module for the spectral-photometric monitoring of ultrapure water. fiber optics

den online-Betrieb entwickelt. Diese Wasserqualität hängt module enables the measurement of spectra as low as ausschließlich von der Konzentration noch enthaltener 160 nm. An MCA (multi-component analysis) algorithm was Spurenverunreinigungen ab. developed which quantifi es the measured spectra and the Um organische Verunreinigungen in Konzentrationen corresponding TOC and oxygen concentrations in ultrapure kleiner als 10 ppb TOC (Total Organic Carbon) im Reinst- water. In addition, the spectral analysis includes com- wasser detektieren zu können, muss der zu erfassende pensating for the infl uence of temperature on the water Spektralbereich unter 200 nm ausgedehnt werden, da die absorption. Absorption organischer Verbindungen in diesem Wellenlän- genbereich noch stark ansteigt und folglich die Nachweis- Gefördert durch/funded by: Freistaat Thüringen empfi ndlichkeit zunimmt. In Konkurrenz steht hierbei die Eigenabsorption von Wasser, die unterhalb 200 nm rapide anwächst (siehe Abb. 2). Aufgrund ausgewählter optischer Komponenten mit hoher Transmission im UV kann das ent- standene Modul für Messungen unter Stickstoffatmosphäre 73 bis 160 nm eingesetzt werden. Für die Quantifi zierung der gemessenen Spektren hinsichtlich TOC- und Sauerstoffgehalt im Reinstwasser wurde ein MCA-Algorithmus (Multi-Component-Analysis) entwickelt. Des Weiteren muss bei der Auswertung der Spektren der Temperatureinfl uss auf die Wasserabsorption erfasst und kompensiert werden.

Abb. 2: Absorptionsspektrum von Reinstwasser am IPHT.

Fig. 2: Absorption spectra of ultrapure water at IPHT. Die Aktivitäten des Forschungsschwerpunktes konzentrie- This research focus concentrates on the development of Photonische Detektion ren sich zum einen auf die Entwicklung von Messsystemen measurement systems for the highly-sensitive detection für die hochempfi ndliche Detektion elektromagnetischer of electromagnetic radiation. It includes ultrasensitive Photonic Detection Strahlung. Dies umfasst ultrasensitive Bolometer und ther- bolometers and thermal sensors for the infrared and tera- mische Sensoren für den Infrarot- und Terahertz-Bereich hertz range as well as magnetometers that use quantum sowie Magnetometer, die Quanteneffekte für die Erzielung effects to achieve extremely high sensitivities. With these extremer Empfi ndlichkeiten nutzen. Mit den Detektoren detectors new measurement systems are being designed werden neuartige Messsysteme aufgebaut, die raum- und that allow spatially resolved and time-resolved monitoring. zeitaufgelöste Monitorierung gestatten. Ziel sind System- The goal is to develop system solutions for highly-sensitive lösungen für die hochempfi ndliche Spektralsensorik sowie spectral sensor technology and the detection of molecular für die Detektion molekularer Spezies weit unterhalb des species well below the diffraction limit. Beugungslimits. New approaches for thin-fi lm photovoltaics are also Zum anderen liegt der Fokus auf der Erforschung being researched. The main focus here is on laser-based neuer Ansätze für die Dünnschichtphotovoltaik. Im Vorder- material production and characterization, material integra- grund stehen hierbei die laserbasierte Materialherstellung tion in new cell concepts, and photon management. sowie -Charakterisierung, die Materialintegration in neue Zellkonzepte und das Photonenmanagement. Die Aktivitäten des Forschungsschwerpunktes konzentrie- This research focus concentrates on the development of Photonische Detektion ren sich zum einen auf die Entwicklung von Messsystemen measurement systems for the highly-sensitive detection für die hochempfi ndliche Detektion elektromagnetischer of electromagnetic radiation. It includes ultrasensitive Photonic Detection Strahlung. Dies umfasst ultrasensitive Bolometer und ther- bolometers and thermal sensors for the infrared and tera- mische Sensoren für den Infrarot- und Terahertz-Bereich hertz range as well as magnetometers that use quantum sowie Magnetometer, die Quanteneffekte für die Erzielung effects to achieve extremely high sensitivities. With these extremer Empfi ndlichkeiten nutzen. Mit den Detektoren detectors new measurement systems are being designed werden neuartige Messsysteme aufgebaut, die raum- und that allow spatially resolved and time-resolved monitoring. zeitaufgelöste Monitorierung gestatten. Ziel sind System- The goal is to develop system solutions for highly-sensitive lösungen für die hochempfi ndliche Spektralsensorik sowie spectral sensor technology and the detection of molecular für die Detektion molekularer Spezies weit unterhalb des species well below the diffraction limit. Beugungslimits. New approaches for thin-fi lm photovoltaics are also Zum anderen liegt der Fokus auf der Erforschung being researched. The main focus here is on laser-based neuer Ansätze für die Dünnschichtphotovoltaik. Im Vorder- material production and characterization, material integra- grund stehen hierbei die laserbasierte Materialherstellung tion in new cell concepts, and photon management. sowie -Charakterisierung, die Materialintegration in neue Zellkonzepte und das Photonenmanagement. photonische detektion

Stufenartige Übergänge und Besetzungsinversion Manipulation and measurement of the state of multilevel in einem System aus zwei Fluss-Qubits quantum systems are the key issues for the implementation of devices needed for the realization of quantum Ladder-type Transitions and Inverse Population circuits on a chip, such as a single photon source and in a System of Two Flux Qubits a single photon detector. Nowadays, there is clear and convincing proof that artifi cially fabricated macroscopic solid state systems can behave according to the laws of quantum mechanics. One of the possible implementations of such a type of system is based on modern superconducting technology: low-inductance superconducting loops e. il’ichev, h.-g. meyer interrupted by three submicron Josephson junctions – so- called fl ux qubits – behave like artifi cial atoms at millikelvin temperatures. Recent experiments have demonstrated 76 Manipulation und Messbarkeit des Zustands von Mehr-Ni- that these superconducting Josephson circuits exhibit the veau-Quantensystemen sind der Schlüssel für die Imple- superposition of macroscopically distinct quantum states. mentierung von Baugruppen, wie sie für die Realisierung In contrast to natural microscopic quantum systems, arti- von Quantenschaltungen auf einem Chip benötigt werden, fi cial solid-state circuits have certain advantages: they are z.B. eine Einzelphotonenquelle und ein Einzelphotonen- scalable and, due to their macroscopic sizes, they can be detektor. Heutzutage existieren klare und überzeugende easily accessed by measuring devices. Beweise, dass künstlich hergestellte makroskopische We study a system consisting of two coupled su- Festkörpersysteme sich entsprechend den Gesetzen der perconducting fl ux qubits, presented in Fig. 1. This circuit Quantenmechanik verhalten können. Eine mögliche Imple- is characterized by a two dimensional potential which, for mentierung eines solchen Systems basiert auf moderner suitable junction parameters, exhibits two minima. In the Supraleitertechnik: Induktivitätsarme supraleitende Ringe, classical case these minima correspond to clockwise and welche durch drei Josephson-Kontakte im Submikronbe- counterclockwise supercurrents (persistent currents) in the reich unterbrochen werden – sogenannte Fluss-Qubits – loop. If the applied direct current (DC) magnetic fl ux equals verhalten sich bei Millikelvin-Temperaturen wie künstliche half of a fl ux quantum, both minima have the same energy, Atome. Jüngste Experimente haben ergeben, dass diese leading to a degenerate ground state. According to the supraleitenden Josephson-Schaltungen die Überlagerung rules of quantum mechanics, the degeneracy is lifted close von makroskopisch verschiedenen Quantenzuständen to this point and, if the manipulation frequencies are not aufweisen. Im Unterschied zu natürlichen mikroskopi- high, the qubit can be considered as an effective tuneable schen Quantensystemen besitzen künstliche Festkörper- two-level quantum system. schaltungen bestimmte Vorteile: Sie sind skalierbar und The coupling between the qubits is provided by a aufgrund ihrer makroskopischen Größe leicht zugänglich für large Josephson junction which is visible in the center be- Messgeräte. tween the two qubit loops (a and b) in Fig. 1. To read out Wir untersuchen ein System bestehend aus zwei the states of the two-qubit system, the qubits are placed gekoppelten supraleitenden Fluss-Qubits, gezeigt in Abbil- inside a superconducting niobium pancake coil which forms dung 1. Diese Schaltung ist durch ein zweidimensionales a resonant tank circuit with a resonance frequency of 20.8 Potential charakterisiert, welches für geeignete Übergangs- MHz and a quality factor of about 300. DC-fl ux bias lines parameter zwei Minima aufweist. Im klassischen Fall ent- for individual qubit control and the microwave excitation sprechen diese Minima Supraströmen (nicht abnehmende line are shown in Fig. 1. Ströme) in der Schleife im Uhrzeigersinn bzw. gegen den The tank circuit is fed with a monochromatic radio- Uhrzeigersinn. Wenn der magnetische Fluss der angeleg- frequency signal close to its resonant frequency. Both the ten Gleichspannung (DC) einem halben Flussquant ent- amplitude and the phase of the tank voltage will depend spricht, besitzen beide Minima die gleiche Energie, was zu on the change in the effective inductance of the measured photonic detection

einem entarteten Grundzustand führt. Nach den Gesetzen system, and the losses caused by ﬁ eld-induced transitions der Quantenmechanik wird diese Entartung aufgehoben. between the states of the system. Thus, the resonant fre- Sofern die Manipulationsfrequenzen niedrig sind, kann das quency of the tank-system arrangement contains informa- Qubit als effektives durchstimmbares Zwei-Niveau-Quan- tion on these states. For instance, if the system of interest tensystem betrachtet werden. is a single qubit in the ground state, one expects a dip in Die Kopplung zwischen den Qubits liefert ein großer both the phase and the voltage of the tank as a function

Josephson-Kontakt, sichtbar in der Mitte zwischen den bei- of applied ﬂ ux bias fb. If the qubit is driven by microwave den Qubit-Ringen (a und b) in Abbildung 1. Zum Auslesen excitation the persistent current in the qubit loop has a des Zustands des Zwei-Qubit-Systems werden die Qubits probabilistic character. As a consequence, the tank signal is in einer supraleitenden Flachspule aus Niob platziert, displayed as the alteration of peak and dip centered at the welche einen resonanten Schwingkreis (›Tank‹) mit einer resonance between the microwave frequency and the qubit Resonanzfrequenz von 20,8 MHz und einem Gütefaktor von energy. By increasing the power of the applied microwaves ca. 300 bildet. Die DC-Fluss-Bias-Leitungen für individuelle multiphoton transitions can be induced, providing a peri- Qubit-Kontrolle und die Mikrowellen-Anregungsleitung odic peak-dip structure in the tank response. 77 sind in Abbildung 1 zu sehen. Der Schwingkreis wird mit During the ﬁ rst step of our study we obtained (from einem monochromatischen Hochfrequenzsignal nahe seiner ground state measurements) all the parameters of the Eigenfrequenz betrieben. Sowohl Amplitude als auch qubits, namely individual persistent currents (Ia=120

Phase der Tankspannung hängen von den Änderungen der nA, Ib=225 nA) and energy gaps (Δa/h=7.9 GHz, Δb/ wirksamen Induktivität des gemessenen Systems und den h=1.75 GHz). The coupling strength J between qubits has durch feldinduzierte Übergänge zwischen den Zuständen been measured as well: J/h=1.9 GHz. In this way we have des Systems verursachten Verlusten ab. Somit enthält found the system’s Hamiltonian and calculated the cor- die Resonanzfrequenz des Systems bestehend aus Tank responding energy levels (see Fig. 2 (a)). und Qubits Informationen über diese Zustände. Ist das In the second step of our study we performed spec- betrachtete System beispielsweise ein einzelnes Qubit im troscopic measurements of the system. Experimentally, we Grundzustand, wäre ein Abfall von Phase und Spannung ﬁ xed the microwave excitation frequency ν and, by scan-

des Tanks als Funktion des angelegten Fluss-Bias fb zu ning the qubit ﬂ ux biases (and by that the qubit energies), erwarten. Wird das Qubit durch Mikrowellenanregung detected the system resonances. Note that the obtained

Abb. 1: Die rasterelektronenmikroskopische

Aufnahme zeigt zwei gekoppelte Aluminium-Fluss-

Qubits platziert in einer Spule aus Niob,

DC-Fluss-Bias- und Mikrowellenleitungen. Die

Qubits sind auf einem oxidierten Siliziumsubstrat

mittels Elektronenstrahllithographie und

Schattenbedampfungstechnik aufgebracht.

Fig. 1: Scanning electron micrograph showing two

coupled aluminum ﬂ ux qubits, placed inside a

niobium tank coil, DC-ﬂ ux bias and microwave lines.

The qubits are fabricated on an oxidized silicon

substrate by using electron-beam lithography and

the shadow evaporation technique. photonische detektion

gesteuert, hat der Suprastrom in der Qubit-Schleife einen wahrscheinlichkeitstheoretischen Charakter. In der Folge zeigt das Tanksignal eine Änderung zwischen Peak und Dip, welche bei der Resonanz zwischen der Mikrowel- lenfrequenz und der Qubit-Energie zentriert ist.. Mit der Erhöhung der Mikrowellenleistung lassen sich Multipho- tonenübergänge induzieren, welche zu einer periodischen Peak-Dip-Struktur im Tankverhalten führen. Während der ersten Phase unserer Untersuchungen erhielten wir sämtliche Qubit-Parameter (durch Messungen

des Grundzustandes), d.h. individuelle Supraströme (Ia=120

nA, Ib=225 nA) und Energielücken (Δa/h=7,9 GHz, Δb/h=1,75 GHz). Die Kopplungsstärke J zwischen den Qubits wurde 78 ebenfalls gemessen: J/h=1,9 GHz. Auf diese Weise haben wir den Hamiltonoperator des Systems bestimmt und die dazugehörigen Energieniveaus berechnet, siehe Abb. 2 (a). In der zweiten Phase unserer Untersuchungen nahmen wir spektroskopische Messungen am System vor. Experimentell wurde die Mikrowellen-Anregungsfrequenz ν ﬁ xiert und durch Scannen des Qubit-Fluss-Bias (und damit der Qubit-Energien) die Resonanzen des Systems detektiert. Man beachte, dass die erzielten Resultate komplett mit der Niveaustruktur übereinstimmen, wie sie durch die Grundzustandsmessungen rekonstruiert wurde.

Zum Beispiel wurden bei ν=17,6 GHz die Übergänge E0-E1

(schwarzer Pfeil, Abb. 2 (a)) und E0-E2 (roter Pfeil, Abb. 2 (a)) beobachtet. Kompliziertere Prozesse, stufenähnlich

(über ein Zwischenniveau) E0-E2 Anregungen wurden

ebenfalls beobachtet: Zwei-Photonen E0-E1 Übergang und

anschließender Ein-Photonen E1-E2 Übergang (ν=7 GHz oranger Pfeil, Abb. 2 (a)). Um die Dynamik des Systems im Detail zu verstehen, haben wir die Übergangsmatrixelemente zwischen Abb. 2: (a) Energieniveaus zweier gekoppelter Qubits als Funktion eines

den Energieniveaus berechnet. In der linken Hälfte von normalisierten Qubit-Fluss-Bias: fa,b= Φa,b/Φ0-1/2 mit festem fa=0,015.

Abb. 2(b) sind die Übergangselemente zwischen den E0, (b) Übergangsmatrixelemente Tnm zwischen den Eigenzuständen Em und En.

E1 und E3 Niveaus abgetragen. In der rechten Hälfte von (c) Die Besetzungswahrscheinlichkeiten des Energieniveaus Pi. Die feste

Abb. 2(b) sind die zu den E0, E2, and E3 Niveaus gehören- Ansteuerungsfrequenz beträgt hier ν=17,6 GHz. den Übergangselemente abgetragen. Es ist wichtig anzu- Fig. 2: (a) Energy levels of two coupled qubits as a function of normalized qubit

merken, dass in beiden Fällen das Übergangselement vom ﬂ ux bias: fa,b= Φa,b/Φ0-1/2 with ﬁ xed fa=0.015.

Grundzustand zum höchsten angeregten Niveau (T03) ver- (b) Transition matrix elements Tnm between the eigenstates Em and En.

nachlässigbar ist. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlich- (c) The energy level’s occupation probabilities Pi. The ﬁ xed driving frequency here

keit einer direkten Anregung auf das höchste Niveau sehr is ν=17.6 GHz. klein ist – aufgrund des stufenartigen Mechanismus wird der Übergang nur ausnahmsweise veranlasst, veranschau- licht durch einen grünen gestrichelten Pfeil in Abb. 2(a). photonic detection

Zum Schluss haben wir die Besetzungswahrscheinlich- results are completely consistent with the level structure, keiten der getriebenen Energieniveaus berechnet. Das reconstructed from the ground state measurements. For

Ergebnis dieser Berechnung ist in Abb. 2 (c) dargestellt: example, at ν=17.6 GHz we observed the transitions E0-E1

Die Besetzungswahrscheinlichkeit P1 des oberen Niveaus (black arrow, Fig. 2 (a)) and E0-E2 (red arrow, Fig. 2 (a)). ist größer als die des Grundzustandes P0. Das bedeutet, More complicated processes, similar to ladder-type (via an dass eine Besetzungsinversion vorliegt. In unserem Fall intermediate level) E0-E2 excitations have been detected akkumuliert sich die Besetzungsinversion auf dem ersten as well: two-photon E0-E1 transition and then one-photon

Anregungsniveau nach der Relaxation vom dritten Anre- E1-E2 transition (ν=7 GHz orange arrows, Fig. 2 (a)). gungsniveau, da die Relaxation vom dritten zum ersten In order to understand the system’s dynamics in Anregungsniveau (dargestellt durch einen durchgezogenen more detail, we have calculated the transition matrix ele- Pfeil in Abb. 2(a)) größer ist als die Relaxation vom dritten ments between energy levels. In the left half of Fig. 2(b) zum zweiten Niveau bzw. vom ersten zum Grundzustand we plotted the transition elements between the E0, E1 and

(dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil in Abb. 2(a)). E3 levels. In the right half of Fig. 2(b) we plotted the tran-

Fazit: Wir haben zwei Arten von Multiphotonen- sition elements related to levels E0, E2, and E3. It is im- 79 übergängen demonstriert: direkte Übergänge zwischen portant to note that in both cases the transition element zwei Niveaus und stufenartige Übergänge mittels eines from the ground state to the highest excited level, T03, is Zwischenniveaus. Unsere Berechungen zeigen, dass für negligible. This means that the probability of the direct stufenrartige Übergänge eine Besetzungsinversion im an- excitation to the highest level is very small—the transition geregten Zustand (bezogen auf den Grundzustand) erfolgt. is induced exceptionally due to the ladder-type mechanism, Die erzielten Ergebnisse lassen sich für die Kontrolle der demonstrated by the green dashed arrow in Fig. 2(a). Niveaubesetzung in Mehr-Niveau-Quantensystemen ver- And ﬁ nally we calculated the energy-level occupa- wenden und können potentiell zur Implementierung eines tion probabilities under driving. The result of the calcula- Einzelphotonendetektors und einer kohärenten Photonen- tion is presented in Fig. 2 (c): the upper level occupation quelle führen. probability P1 is larger than the one of the ground-state

P0. This means that population inversion has occured. In Gefördert durch/funded by: EU our case the inverse population at the fi rst excited level is accumulated after relaxation from the third excited level, since relaxation from the third level to the fi rst one (shown by the solid curved arrow in Fig. 2(a)) is larger than both relaxation from the third to second and from the fi rst to the ground state (shown by the dashed curved arrow in Fig. 2(a)). In conclusion, we demonstrated two types of multiphoton transitions: direct transitions between two levels and ladder-type transitions via an intermediate level. Our calculations show that, for the latter transitions, the inverse population of the excited state, with respect to the ground state, has occured. The obtained results can be used for the control of the level population of multilevel quantum systems and can potentially lead to an implementation of both a single photon detector and a coherent photon source. photonische detektion

Neuartige nanostrukturierte Tunneldioden- Solarzellen basierend auf Silizium-Nanodrähten

Novel Nanostructured Silicon Nanowire-based Tunnel Diode Solar Cells

b. hoffmann, f. talkenberg, g. brönstrup, a. bochmann, m. schreivogel, s. christiansen, v. sivakov Abb. 1: Nasschemisches Ätzen ist in der Lage, parallele Silizium-Nanodrähte

zu formen. 80 Nanostrukturierte Solarzellen besitzen viele Vorteile gegen- Fig. 1: The wet-chemical etching process that is capable of forming parallel über planaren Geometrien. Sie benötigen weniger Material, silicon nanowires. was hohe Kosteneinsparmöglichkeiten mit sich bringt, und weisen gleichzeitig eine höhere Lichtabsorption auf. Eine sehr preiswerte und effektive Methode, Silizium-Nano- Nanostructured solar cells offer many advantages com- strukturen herzustellen ist das nasschemische Ätzen. pared to planar geometries. They require less material, Bei diesem Verfahren durchläuft der Siliziumwafer which enables high cost reduction possibilities, and exhibit zwei verschiedene Ätzmittel. Im ersten Schritt werden higher light absorption at the same time. A very cheap

in einer AgNO3/HF-Lösung Silber-Nanopartikel auf der and effective method of forming silicon nanostructures is Oberﬂ äche abgeschieden. In einem zweiten Schritt werden the wet-chemical etching approach. diese Nanopartikel dann katalytisch in den Wafer geätzt. In this method a silicon wafer passes through two

Dies geschieht in einer H2O2/HF-Lösung, wobei vertikale different etchants. In the ﬁ rst step, silver nanoparticles

Nanostrukturen auf einem (100)-Wafer entstehen (siehe are deposited on the surface in an AgNO3/HF solution; in Abbildung 1). Diese Strukturen absorbieren Licht sehr the second step, these nanoparticles are etched catalyti-

effektiv, weshalb der Wafer sehr dunkel erscheint. cally into the wafer in a H2O2/HF mixture forming vertical Halbleiter-Isolator-Halbleiter(SIS)-Solarzellen mit nanostructures on a (100)-wafer (see Figure 2). These nanostrukturierten Substraten werden mittels ALD (atomic structures are very effective light absorbers; therefore, the layer deposition) aufgebaut, da dies das einzige Verfahren wafer appears very dark. ist, welches sehr komplexe Strukturen mit homogenen Semiconductor-insulator-semiconductor (SIS) solar Dünnschichten bei gleichzeitiger Dickenkontrolle im Ång- cells with nanostructured substrates are formed using ström-Bereich beschichten kann. Vor der ALD-Beschichtung atomic layer deposition (ALD) because this is the only wird die natürliche Oxidschicht der Silizium-Nanodrähte technique that is able to coat very complex structures (SiNWs) in HF entfernt. Anschließend wird eine Tunnelbar- with homogeneous thin ﬁ lms and thickness control in the

riere von 5–15 Å Al2O3 gleichmäßig um die SiNWs mittels angstrom range. Prior to atomic layer deposition, the na- eines plasmaunterstützten ALD-Verfahrens und Trime- tive oxide of the SiNWs is removed in HF. Then, a tunnel

thylaluminium (TMA) als Präkursor abgeschieden. Danach barrier of 5–15 Å Al2O3 is deposited uniformly around the wird ein transparenter Frontkontakt aus 500 nm alumini- SiNWs with the help of plasma-assisted ALD and trim- umdotiertem Zinkoxid (AZO) auf dem Wafer abgeschieden. ethylaluminum (TMA) as a precursor. Finally, a transparent Der Kontakt auf der Rückseite wird durch eine 500 nm front contact of 500 nm aluminum doped zinc oxide (AZO) Ti/Al-Schicht gebildet. Abbildung 2 zeigt die uniforme is deposited onto the wafer. The back contact is formed by Beschichtung der SiNWs mit den per ALD abgeschiedenen a 500 nm Ti/Al layer. In Figure 2, the uniform coating of Materialien. SiNWs with ALD deposited materials can be seen. photonic detection

Abb. 2: Links: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme vertikaler, nasschemisch Fig. 2: Left: Scanning electron microscope micrograph of vertical wet-chemically geätzter Silizium-Nanodrähte (70° gekippt). Rechts: Die SiNWs sind mit AZO etched silicon nanowires (tilted 70°). Right: Cross section SEM micrograph of the bedeckt, was zur Ausbildung von Nanokristallen führt. Diese bilden eine raue completed solar cell. The SiNWs are wrapped with AZO, which forms nanocrystals, 81

Oberfl äche, was die Antirefl exionseigenschaften weiter verbessert. and thereby exhibit a rough surface, further improving the antirefl ection properties.

Optische Eigenschaften Optical Properties Die optischen Eigenschaften wurden in einer Ulbrichtku- The optical properties were determined in an integrating gel bestimmt, in der die Refl exion R gemessen wurde. sphere where the refl ectance R was measured. Due to Aufgrund des metallischen Rückkontaktes weisen die the metallic back contact the solar cells do not show any Solarzellen keine Transmission im untersuchten Wellen- transmission in the investigated wavelength area from 300 längenbereich von 300–1500 nm auf. Deshalb kann die to 1500 nm; therefore, the absorption A is calculated easily Absorption A einfach mittels A=1-R berechnet werden. by A=1-R. In Figure 3, the optical measurements of an SIS Abbildung 3 zeigt die optischen Messungen einer SIS- solar cell are shown. The average refl ectance of the SIS Solarzelle. Die durchschnittliche Refl exion von auf chemisch solar cell based on chemically etched SiNWs is less than geätzten SiNWs basierenden SIS-Solarzellen beträgt 10% within a range of wavelengths between 300 and weniger als 10% innerhalb des Wellenlängenbereichs von 1050 nm. SIS solar cells show over 90% absorption in the 300–1050 nm. SIS-Solarzellen weisen eine Absorption von range from 300 to1050 nm, which is a key factor for future über 90% im Bereich von 300–1050 nm auf, was einen high-effi ciency solar cells. Schlüsselfaktor für zukünftige Hocheffi zienz-Solarzellen darstellt. Optoelectronic Properties To characterize the optoelectronic properties of SiNWs they Optoelektronische Eigenschaften were brought in contact with metallic tips in initial experi- Um die optoelektronischen Eigenschaften von SiNWs zu ments. A gold tip (450 µm in radius as measured by SEM charakterisieren, wurden diese in ersten Experimenten and optical microscopy) was brought in contact with the mit metallischen Spitzen kontaktiert. Eine Goldspitze mit Ti/Al back contact surface and another tip was placed on einem Radius von 450 µm (mittels REM und eines opti- the AZO front contact surface. The sample was illuminated schen Mikroskops vermessen) wurde in Kontakt mit dem through the AZO front contact side under well-defi ned rückseitigen Ti/Al-Oberfl ächenkontakt gebracht, eine weite- AM1.5 illumination conditions. Illuminated and dark I-V re Spitze wurde auf dem vorderen AZO-Oberfl ächenkontakt curves are both shown in Fig. 4. In the dark the SIS solar platziert. Die Probe wurde durch die AZO-Vorderseite unter cell shows very good rectifi cation behavior with a factor of Verwendung klar defi nierter AM1,5-Beleuchtungsverhält- 4000 at ±2 V. The highest observed open circuit voltage nisse illuminiert. Abbildung 4 zeigt die I-V-Kurven bei (VOC, max), short circuit density (JSC, max), and fi ll factor Beleuchtung und Dunkelheit. SIS-Solarzellen zeigen bei (FF) under AM1.5 (1000 W/m2) illumination were 470 mV, photonische detektion

82 Abb. 3: Optische Reﬂ exion (R) und Absorption (A=1-R) einer SIS-Solarzelle Fig. 3: Optical reﬂ ectance (R) and absorption (A=1-R) of an SIS solar cell based on basierend auf nasschemisch geätzten SiNWs. Das Bild rechts zeigt ein Digitalfoto wet chemically etched SiNWs. The right picture shows a digital photo of a 4 inch

einer 100mm SIS-Solarzelle. SIS solar cell.

Dunkelheit ein sehr gutes Gleichrichtungsverhalten mit ei- 33 mA/cm2 and 61%, respectively. The solar cell with the nem Faktor von 4000 bei ± 2V. Die höchsten beobachteten best overall efﬁ ciency of 8.63% is shown in Figure 4.

Werte für Leerlaufspannung (VOC, max), Kurzschlussstrom- To analyze the internal charge carrier separation at

dichte (JSC, max) und Füllfaktor (FF) unter AM1,5-Bedin- the tunnel barrier, an electron beam-induced current (EBIC) gungen (1000W/m2) waren 470 mV, 33 mA/cm2 bzw. 61%. was used. In this method charge carriers are gener- Abbildung 4 zeigt die Solarzelle mit der besten Gesamteffi - ated by a focused scanning electron beam in an electron zienz von 8,63%. microscope. During this scan the current fl owing between Um die interne Ladungsträgertrennung an der the front and back contact is measured. By combining the Tunnelbarriere zu untersuchen, wurde elektronenstrahlin- information of the current fl owing and the position of the duzierter Strom (EBIC) verwendet. Bei diesem Verfahren electron beam it is possible to visualize the areas in which werden Ladungsträger durch einen fokussierten Raster- the charge carriers can be separated. In Figure 5 a com- elektronenstrahl in einem Elektronenmikroskop generiert. parison of SEM and EBIC images is shown. The embedded Während des Scans wird der Strom gemessen, welcher nanowires can be identifi ed very well in the SEM image zwischen Vorder- und Rückseitenkontakt fl ießt. Durch Kom- and also in the EBIC-image not only the wafer but also bination der Informationen über den Stromfl uss und die the nanowires show a bright contrast. It can be concluded Position des Elektronenstrahls ist es möglich, die Gebiete that charge carriers generated in the bulk wafer as well as zu visualisieren, in welchen die Ladungsträger getrennt in the nanowires can be separated by the tunnel barrier werden können. Abbildung 5a zeigt den Vergleich von REM- and generate a photocurrent. photonic detection

Abb. 4: I-V-Kurven einer SIS-Solarzelle mit Al2O3-Tunnelbarriere und optimierter Abb. 5: Querschnitte einer SIS-Solarzelle. Zu sehen sind die eingebetteten SiNWs 83 Silizium-Nanodrähte-Struktur bei Beleuchtung (AM1.5) und Dunkelheit. (oben, REM-Aufnahme) und die entsprechende EBIC-Kontrastaufnahme.

Fig. 4: Non-illuminated and illuminated (AM1.5) I-V curves of an SIS solar cell Fig. 5: Cross section images of an SIS solar cell, showing the embedded SiNWs with an Al2O3 tunnel barrier and optimized silicon nanowire structure. (top, SEM image) and the corresponding EBIC contrast image.

und EBIC-Aufnahme. Die im AZO eingebetteten Nanodrähte Potential sind im REM-Bild gut zu erkennen und auch im EBIC-Bild The SIS concept can be easily adapted to a thin fi lm de- liefert nicht nur der Wafer, sondern auch die Nanodrähte sign, which needs no wafer as substrates but uses fl exible einen hellen Kontrast. Dies führt zu dem Schluss, dass substrates in a roll-to-roll process. Since all production sowohl die im Wafer als auch die in den Nanodrähten ge- steps are up scalable the industrial production could be nerierten Ladungsträger durch die Tunnelbarriere getrennt made possible. Consequently the next steps are the trans- werden können und einen Photostrom erzeugen. fer of concept to thin fi lm substrates and the reproducibility of high effi ciencies. In addition the contact process Potential and the properties of the tunnel barrier will be further Das SIS-Konzept lässt sich einfach auf einen Dünnschicht- optimized to reach 10–15% effi ciencies. aufbau übertragen, in dem kein Wafer mehr benötigt wird, sondern fl exible Substrate in einem Rolle-zu-Rolle Prozess verwendet werden. Da alle Herstellungsschritte leicht hochskalierbar sind, wird somit eine industrielle Produkti- on der Solarzellen ermöglicht. Die nächsten Schritte sind somit die Reproduzierbarkeit der hohen Wirkungsgrade auf Dünnschichtsubstraten. Zusätzlich wird die Kontaktierung und die Herstellungsparameter der Tunnelbarriere weiter optimiert, um Wirkungsgrade von 10–15% zu erreichen.

Gefördert durch/funded by: EU photonische detektion

Arrays von supraleitenden Tunnelkontakten Superconducting tunnel junctions (STJs) consist of two für die Röntgenspektroskopie superconducting electrodes that are separated by thin isolating barriers. Photon absorption in a superconducting Superconducting Tunnel Junction Arrays absorber layer on the STJ leads to the breaking of Cooper for X-Ray Spectroscopy pairs in the absorber and exited charge carriers appear. This process generates a pulse-shaped changing of the tunnel current through the tunnel junction. The number of exited charge carriers, and thus the pulse amplitude of the measured signal, is proportional to the photon energy. These radiation detectors feature a much better l.fritzsch, r. stolz, v. zakosarenko, s. friedrich* energy resolution compared to conventional semiconductor detectors. The reason for this is the energy gap in the superconducting absorber, which is approximately 84 Supraleitende Tunnelkontakte (STJ) bestehen aus zwei three orders of magnitude lower than that in conventional supraleitenden Elektroden, die durch eine dünne isolie- semiconductor detectors, as well as the signifi cantly higher rende Barriere getrennt sind. Photonenabsorption in einer measurement speed of more than 20,000 pulses/second supraleitenden Absorberschicht auf dem STJ führt zur compared, for example, to transition-edge detectors. In Aufspaltung von Cooperpaaren im Absorber und erzeugt so addition to applications in X-ray astronomy, these fast zusätzliche freie Ladungsträger, was zu einer pulsförmigen STJ detectors are also used in other fi elds such as high- Änderung des Tunnelstromes durch den Tunnelkontakt resolution X-ray spectroscopy with synchrotron radiation führt. Die Anzahl der erzeugten Ladungsträger und damit for chemical analysis (e.g., for the study of protein reaction die Pulshöhe des Messsignals sind der Photonenenergie mechanisms), environmental analysis, and the analysis of proportional. impurities in semiconductor wafers. Diese Strahlungsdetektoren zeichnen sich durch eine In collaboration with the Lawrence Livermore Na- deutlich bessere Energieaufl ösung im Vergleich zu kon- tional Laboratory, STJ single pixel detectors and detector ventionellen Halbleiterdetektoren aus. Grund dafür sind arrays with 36 pixels were both developed and fabricated die um ca. drei Größenordnungen niedrigere Energielücke at IPHT using established Nb/Al technology. The detectors der supraleitenden Absorber sowie die wesentlich höhe- consist of a Nb absorber layer deposited onto an Al/AlOx/

Abb. 1: STJ-Detektor, Detektorﬂ äche (50 x 50) µm2

Fig. 1: STJ detector, detector area (50 x 50) µm2 photonic detection

re Messgeschwindigkeit von mehr als 20.000 Pulsen/s, Al tunnel junction. Using Nb electrodes a bias voltage is verglichen mit z.B. Transition-Edge Detektoren. Anwendung applied to the tunnel junction and the signal current mea- fi nden die schnellen STJ-Detektoren neben dem Einsatz sured. The technological challenge consists in the produc- in der Röntgenastronomie z.B. in der hochaufl ösenden tion of a tunnel barrier with minimal leakage currents at Röntgenspektroskopie mit Synchrotronstrahlung für die high critical current density (i.e., very low barrier thickness) chemische Analyse, hier u.a. für das Studium von Prote- and a comparatively large detector area. inreaktionsmechanismen, in der Umweltanalytik oder der The fabricated sensors exhibit very low leakage cur- Verunreinigungsanalyse an Halbleiterwafern. rents of <15 nA @ 350 mK for a bias voltage of 350 µV at In Zusammenarbeit mit dem Lawrence Livermore Na- a contact area of (100 µm)2. The energy resolution is 25 eV tional Laboratory sind am IPHT auf Basis der etablierten for carbon Kα radiation (E=277 eV) at counting rates of Nb/Al-Technologie erste Exemplare von STJ-Einzeldetekto- >20,000 pulses/second. ren sowie Detektorarrays mit 36 Pixeln entwickelt worden. Die Detektoren bestehen aus einer Nb-Absorberschicht, die auf einem Al/AlOx/Al-Tunnelkontakt abgeschieden ist. Über 85 Nb-Elektroden am Tunnelkontakt wird eine Bias-Spannung angelegt und der Tunnelstrom gemessen. Das Messsignal wird durch die im Absorber bei Einfall eines Röntgen- quants erzeugten Überschussladungsträger hervorgerufen. Die technologische Herausforderung liegt in der Erzeugung einer Tunnelbarriere mit minimalen Leckströmen bei hoher kritischer Stromdichte, d.h. sehr geringer Barrierendicke, und vergleichsweise großen Detektorfl ächen. Die gefertigten Sensoren weisen sehr geringe Leck- ströme von <15 nA @ 350 mK für 350 µV Biasspannung bei einer Kontaktfl äche von (100 µm)2 auf. Die Energie- aufl ösung beträgt 25 eV für Kohlenstoff-Kα-Strahlung * Lawrence Livermore National Laboratory, Advanced Detector Group, (E=277 eV) bei Zählraten > 20.000 Pulse/s. Livermore, CA, USA

Abb. 2: STJ-Detektor array, 36 Pixel mit

je (200 x 200) µm2 Fläche

Fig. 2: STJ detector array, 36 pixels with

(200 x 200) µm2 area each photonische detektion

Mit Oberfl ächenmikromechanik The trend is moving toward higher integration densities realisierter thermoelektrischer Detektor and multi-detectors. The research focus on uncooled radia- für den IR- und THz-Bereich tion detectors for the infrared and THz range has advanced the development of novel sensor concepts in silicon Surface-micromachined Thermoelectric Detector surface-mircomachining (SMM) in particular. In addition, for the IR and THz Range the research focus further optimized single and multi-element detectors in silicon surface-mircomachining. In this technology, unlike in silicon micromachining, the substrate only acts as a carrier material; the sensors are assembled in a three-dimensional structure, not just planar. Both pas- a. ihring, e. kessler sive and active sensor elements stick out from the surface, thus enabling new options and degrees of freedom in sensor design. 86 Der Trend geht zu höheren Integrationsdichten und Multi- For the technological implementation of radia- elementdetektoren. Auch der Forschungsschwerpunkt der tion detectors with a high detectivity and sensitivity it ungekühlten Strahlungsdetektoren für den Infrarot- und is important to apply the functional layers onto a thin THz-Bereich hat vor allem die Entwicklung neuer Sensor- carrier membrane (d < 1 µm) with a good thermal isola- konzepte in Silizium-Oberfl ächen-Mikromechanik (OMM) tion from the substrate. This way, a high thermal gradient voran getrieben. Außerdem hat er die Einzelelement- und between the radiation-detecting absorber area and refer- Mehrelementdetektoren in Silizium-Mikromechanik weiter ence contacts on the substrate surface can be achieved optimiert. Bei der Anwendung dieser Technologievari- under vacuum conditions. The surface acts as a heat sink. ante werden im Gegensatz zur Silizium-Mikromechanik By using structured organic sacrifi cial layers that can be das Substrat rein als Trägermaterial verwendet und die removed at the end of the process chain, self-supporting Sensoren nicht planar, sondern in dreidimensionaler sensor elements with a defi ned distance to the substrate Struktur aufgebaut. Sowohl passive als auch aktive Sen- surface can be created. During application in an IR fo- sorelemente treten somit aus der Oberfl äche heraus und cal plane array (FPA) with 64 pixels each pixel could be ermöglichen dadurch neue Optionen und Freiheitsgrade der equipped with a so-called quarter-wavelength absorber Sensorgestaltung. (which works based on the principle of destructive interfer-

Abb. 1: Freitragende quarter-wavelength-Absorberstruktur eines IR-FPA. Fig. 1: Self-supporting quarter-wavelength absorber structure of an IR FPA.

Die OMM-Technologievariante ﬁ ndet auch bei ungekühlten antennengekoppelten The SMM technique is also used for uncooled, antenna-coupled detectors for the

Detektoren für den THz-Bereich Anwendung. Die hier für den Nachweis zum THz range. The single thermocouples employed in this detection are implemented

Einsatz kommenden Einzelthermoelemente werden dabei auf freitragenden, on self-supporting, 200 nm thick silicon nitride air bridges and, with NEP values

200nm dicken Siliziumnitrid-Luftbrücken (Air-bridge) realisiert und erreichen mit <50 pW/ √Hz,— also reach a high responsivity.

NEP-Werten <50 pW/√Hz— ebenfalls eine hohe Nachweisempﬁ ndlichkeit. photonic detection

Für die technologische Realisierung von Strahlungssen- ence). Spectroscopic measurements have shown that this soren mit hoher Detektivität und Empfi ndlichkeit ist es absorber type reaches an average absorption of 88% in notwendig, die Funktionsschichten auf einer dünnen Trä- the IR range from 8 µm to 14 µm. In addition to a high germembran (d<1µm) mit guter thermischer Entkopplung detectivity of 1,3·109cm√Hz/W— under vacuum conditions the zum Substrat aufzubauen. So kann unter Vakuumbedingun- FPA also features a relatively low time constant of 35 ms gen ein hoher thermischer Gradient zwischen strahlungs- because of the small thermal mass of the individual pixels. aufnehmender Absorberfl äche und Referenzkontakten auf Therefore, the FPA plays a leading role on the international der Substratoberfl äche entstehen. Die Oberfl äche dient als level. Wärmesenke. Durch die Verwendung von strukturierten organischen Opferschichten, die am Ende der Prozesskette entfernt werden, können freitragende Sensorelemente mit defi niertem Abstand zur Substratoberfl äche erzeugt werden. Beim Einsatz in einem IR-Focal Plane Array (FPA) mit 64 Pixeln konnte auf diese Weise jedes Pixel mit 87 einem sogenannten quarter-wavelength-Absorber, der auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz basiert, ausgelegt werden. Spektroskopische Messungen haben ergeben, dass mit diesem Absorbertyp ein durchschnittliches Absorpti- onsvermögen von 88% im infraroten Bereich von 8 µm bis 14 µm möglich ist. Neben einer hohen Detektivität von 1,3·109cm√Hz/W— unter Vakuumbedingungen zeichnet sich das FPA aufgrund der geringen thermischen Masse der Einzelpixel auch durch eine relativ niedrige Zeitkonstante von 35 ms aus und reiht sich damit auf internationaler Ebene mit an vorderster Stelle ein.

Gefördert durch/funded by: BMBF

Abb. 2: Luftbrückenanordnung mit Thermopile für den Nachweis von THz-Strahlung. Fig. 2: Air bridge design with thermocouple for the detection of THz radiation. photonische detektion

Verluste in koplanaren Wellenleiter-Resonatoren Interest in the properties of coplanar waveguide resona- bei Millikelvin-Temperaturen tors (CPWRs) at low temperatures is stemmed from their potential application for photon detection down to the Losses in Coplanar Waveguide Resonators quantum limit. In practice, the loss rate of resonators at Millikelvin Temperatures for quantum-limited measurements should be minimized. Since the origin of these losses is not completely clear, we have investigated the properties for a set of λ/2 coplanar waveguide resonators at millikelvin temperatures (20– 900 mK) and different applied powers (3·10−19-10−12 W). Motivated by material science, we did not use a p. macha, g. oelsner, e. il’ichev, h.-g. meyer buffer layer or top dielectric layers for the fabrication of the resonators. The superconducting material was directly deposited onto the dielectric substrates, and CPWRs of 88 Das Interesse an den Eigenschaften koplanarer Wellen- identical geometry were formed (see Fig. 1). We have leiter-Resonatoren (CPWRs) bei niedrigen Temperaturen investigated three resonators, namely aluminum (Al) and stammt unter anderem aus ihrer potentiellen Verwendung niobium (Nb) on sapphire as one substrate and niobium on in der Photonendetektion bis hinunter zum Quantenlimit. undoped silicon (Si) as another substrate (>5 kΩ cm). The In der Praxis sollten für quantenlimitierte Messungen mit CPWRs were fabricated by dry etching a 220 nm thick Nb Resonatoren deren Verlustrate minimiert werden. Da der ﬁ lm and by lifting off a 250 nm thick Al ﬁ lm. The frequency Ursprung dieser Verluste nicht ganz klar ist, haben wir die of the fundamental mode of these half-wavelength trans- Eigenschaften eines Sets aus λ/2 koplanaren Wellenleiter- mission-type CPWRs is 2.5 GHz with Si as the substrate Resonatoren bei Millikelvin-Temperaturen (20–900 mK) and 2.7 GHz with sapphire as the substrate. und verschiedenen Leistungen (3·10-19-10-12 W) untersucht. The amplitude of the microwave transmission has Durch die Materialkunde motiviert, haben wir kei- been measured as a function of temperature T and ap-

nerlei Bufferschicht oder dielektrische Deckschichten zur plied microwave power P. The resonance frequency ν0 and

Herstellung der Resonatoren verwendet. Das supraleitende spectral width Δν0 of the resonator were extracted from

Material wurde direkt auf die dielektischen Substrate auf- the Lorentzian shape of the resonance curve. Both ν0 and

gebracht, und CPWRs mit identischen Geometrien wurden Δν0 which is connected to the overall loss rate δ =2πΔν0 hergestellt (siehe Abb. 1). Wir haben drei Resonatortypen (in the sense of a photon decay rate) correspond to the

untersucht: Aluminium (Al) und Niob (Nb) auf Saphir sowie (loaded) quality factor Q=2πν0/δ. In our case the overall Niob auf undotiertem Silizium (Si) als weiteres Substrat loss rate is dominated by the intrinsic loss mechanisms of (>5 kΩ cm). Die CPWRs wurden durch Trockenätzen eines 220 nm dicken Nb-Films bzw. durch das Abheben eines 250 nm dicken Al-Films hergestellt. Die Frequenz der fun- damentalen Mode dieser Halbwellenlängen-Transmissions- CPWR beträgt 2,5 GHz bei Si als Substratmaterial bzw. 2,7 GHz bei Saphir. Die Amplitude der Mikrowellenübertragung wurde als Funktion der Temperatur T und der angelegten Mikrowel- Abb. 1: Geometrieschema eines CPWR. Der zentrale Leiter ist 50 μm breit, die

lenleistung P gemessen. Die Resonanzfrequenz ν0 und Lücke zwischen den Grundplatten und dem zentralen Leiter beträgt 30 μm. Die

die spektrale Breite Δν0 des Resonators wurden aus der Kapazität des Resonators zur Eingangs- und Ausgangsleitung wird durch eine

lorentzförmigen Resonanzkurve gewonnen. Sowohl ν0 als 90 μm breite Lücke gebildet.

auch Δν0, welches mit der Gesamtverlustrate δ =2πΔν0 Fig. 1: Scheme of the geometry of a CPWR. The central conductor is 50 μm wide, (im Sinne einer Photonenzerfallsrate) verbunden ist, ent- the gap between ground plates and central conductor is 30 μm. The capacitance

sprechen dem Gütefaktor (unter Last) Q=2πν0/δ. In unse- of the resonator to the input and output line is formed by a 90 μm wide gap. photonic detection

rem Fall wird die Gesamtverlustrate durch die intrinsischen the resonator. Above a temperature of about Tc/10 (about

Verlustmechanismen des Resonators bestimmt. Oberhalb 1 K for Nb and 0.2 K for Al; Tc is the critical temperature)

einer Temperatur von ca. Tc/10 (ca. 1 K für Nb und 0,2 K für the behavior of the resonators is dominated by the number

Al; Tc ist die kritische Temperatur) wird das Verhalten des of quasiparticles. Subsequently, the loss rate decreases

Resonators durch die Anzahl an Quasiteilchen bestimmt. and converges to a minimum at Tc/10. The corresponding Anschließend nimmt die Verlustrate ab und konvergiert zu maximal quality factors are 5.7·105 for Nb on Si, 4.5·105 for 5 einem Minimum bei Tc/10. Die entsprechenden maximalen Nb on sapphire and 3.6·10 for Al on sapphire. 5 5 Gütefaktoren sind 5,7·10 für Nb auf Si, 4,5·10 für Nb auf This work centers on the behavior below Tc/10 where Saphir und 3,6·105 für Al auf Saphir. the number of quasiparticles is negligible and quantum

Diese Arbeit konzentriert sich auf das Verhalten effects become visible. Below Tc/10 the loss rate increases

unterhalb von Tc/10, wo die Anzahl an Quasiteilchen again (see Fig. 2). We have shown that this dependence vernachlässigbar ist und Quanteneffekte sichtbar werden. is caused by two-level systems (TLSs) in the surrounding

Unterhalb von Tc/10 steigt die Verlustrate wieder an (siehe dielectric materials. A corresponding model was developed Abb. 2). Wir haben gezeigt, dass diese Abhängigkeit durch and its consistence with the experimental data was dem- 89 Zwei-Niveau-Systeme (TLSs) im umgebenden dielektri- onstrated (see Fig. 2 and Fig. 3). schen Material verursacht wird. Es wurde ein entsprechen- We have also found that the infl uence of the TLSs is des Modell entwickelt und seine Übereinstimmung mit den of the same order of magnitude for the different material experimentell ermittelten Daten gezeigt (siehe Abb. 2 und combinations. This material independence strengthens the Abb. 3). evidence of a surface distribution of the TLSs and leads Wir haben außerdem festgestellt, dass der Einfl uss to the suggestion that the TLSs are originated by general der TLSs bei den unterschiedlichen Materialkombinationen surface/interface states. in der gleichen Größenordnung liegt. Diese Materialunab- hängigkeit untermauert den Beleg für eine Oberfl ächen- Gefördert durch/funded by: EU verteilung der TLSs und führt zu der Vermutung, dass die TLSs aus allgemeinen Oberfl ächen/Grenzschicht-Zuständen herrühren.

Abb. 2: Unterhalb einer kritischen Leistung ist die Verlustrate unabhängig von Abb. 3: Die Verlustrate δ(T,P) für den gemessenen Parameterraum der

der Leistung. Hier abgebildet ist die Temperaturabhängigkeit in diesem niedrig Niob-auf-Saphir-Probe. Die Punkte entsprechen experimentell ermittelten Daten,

Leistungsbereich. Die durchgezogenen Linien entsprechen unserem Modell. das Gitter wurde mit unserem Modell generiert.

Fig. 2: Below a critical power the loss rate is not dependent on the power. Here, Fig. 3: The loss rate δ(T,P) for the measured parameter space for the niobium on

the temperature dependence in this low power limit is shown. The solid lines sapphire sample. The dots correspond to the experimental data, the grid is

correspond to our model. generated using our model. photonische detektion

Feinabstimmung der optischen Silicon nanowires combine a number of properties that Eigenschaften von Nanodrähten make them suitable for future use as the core elements of sensors. This regards not only the electrical but also, Fine Tuning the Optical Properties of Nanowires in particular, the optical properties. Both of these two basic properties can also be used in combination in sensor technology. For example, the electrical resistance of silicon nanowires changes by several orders of magnitude when they absorb light. This absorption of light is affected by the surrounding medium, which opens up the possibility g. brönstrup, chr. leiterer, n. jahr, for a completely new generation of electro-optical sensors. a. csáki, b. hoffmann, f. talkenberg, To make use of this potential a basic understanding v. sivakov, w. fritzsche, s. christiansen of the interaction between nanowires and light is required. In particular, it is important to know how to selectively 90 Silizium-Nanodrähte vereinen eine Vielzahl von Eigenschaf- and reproducibly manipulate such properties. In terms of ten, die sie für zukünftige Kernelemente von Sensoren these challenges, we were successful in depositing layers geeignet machen. Das betrifft nicht nur die elektrischen, of different materials very uniformly and in a defi ned man- sondern insbesondere auch die optischen Eigenschaften. ner around the nanowires. The coaxial nanowires created Diese beiden grundlegenden Eigenschaften können auch in this way exhibit other optical properties as ›naked‹ kombiniert in der Sensorik benutzt werden. So verän- nanowires. As an example, the scattering properties of dert sich z.B. der elektrische Widerstand von Silizium- such structures for linear-polarized light are shown here. Nanodrähten um mehrere Größenordnungen, wenn sie Silicon nanowires were encompassed by a 49-nm- Licht absorbieren. Diese Absorption von Licht wird durch thick silicon dioxide layer. The scattering spectra of such das umgebende Medium beeinfl usst. So eröffnet sich die structures can not only be predicted, but it was also Möglichkeit für eine völlig neue Generation von elektro- shown that they can be used to determine the diameter optischen Sensoren. of the embedded silicon cores in a non-destructive manner. Um dieses Potential nutzen zu können bedarf es This simple, newly-developed method of analysis can be jedoch eines grundlegenden Verständnisses der Wechsel- very useful because all the properties of these structures wirkung dieser Nanodrähte mit Licht. Insbesondere ist es depend on their precise composition. Furthermore, these notwendig zu wissen, wie man diese Eigenschaften gezielt results substantiate an extremely productive collaboration und reproduzierbar manipulieren kann. Im Hinblick auf between the nanobiophotonics and semiconductor nano- diese Herausforderungen ist es gelungen, Schichten aus structures research departments. verschiedenen Materialien sehr gleichmäßig und defi niert um die Nanodrähte herum abzuscheiden. Die so entstan- Gefördert durch/funded by: EU denen koaxialen Nanodrähte zeigen andere optische Eigen- schaften als ›nackte‹ Nanodrähte. Als Beispiel zeigen wir hier die Streueigenschaften solcher Strukturen für linear polarisiertes Licht. Silizium-Nanodrähte wurden mit einer Silizium- dioxidschicht mit einer Dicke von 49 nm umgeben. Die Streuspektren von solchen Strukturen lassen sich nicht nur vorhersagen, sondern es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass man sie nutzen kann, um die Durchmesser der eingebetteten Siliziumkerne zerstörungsfrei zu bestimmen. Gerade diese einfache, neu entwickelte Analysemetho- de kann von großem Nutzen sein, da alle Eigenschaften photonic detection

dieser Strukturen von ihrem genauen Aufbau abhängen. Des Weiteren zeugen diese Ergebnisse von einer äußerst produktiven Zusammenarbeit der Forschungsabteilungen Nanobiophotonik und Halbleiter-Nanostrukturen.

Links: Berechnete Streuefﬁ zienzen für linear polarisiertes Licht. Der elektrische Left: Calculated scattering efﬁ ciency for linear-polarized light. The electrical

Feldvektor ist bei a) parallel zum Nanodraht und bei b) senkrecht dazu. Die ﬁ eld vector is parallel to the nanowire in a) and perpendicular to it in b).

Streuefﬁ zienzen sind für verschiedene Wellenlängen des beleuchtenden Lichtes The scattering efﬁ ciency is shown here for different wavelengths of the und für verschiedene Durchmesser der Siliziumkerne dargestellt. Die Dicke der illuminating light as well as for different diameters of the silicon core. The

Siliziumdioxidschicht ist hier 49 nm, wie er bei den Nanodrähten mittels thickness of the silicon dioxide layer shown in this case is 49 nm, just as

Transmissionselektronenmikroskopie bestimmt wurde. was determined in the nanowires by means of transmission electron

Mitte: Experimentell ermittelte und normalisierte Streuspektren von einzelnen microscopy.

Nanodrähten (rote Linie) und die dazu berechneten Streuspektren Middle: Experimentally obtained and normalized scattering spectra of single

(schwarze Linien). nanowires (red line) and the correspondingly calculated scattering spectra

Rechte Seite: Optische Dunkelfeld-Mikroskopie Bilder von den entsprechenden (black lines).

Nanodrähten. Right: Optical dark ﬁ eld microscopy images of the corresponding nanowires. photonische detektion

Epitaktisch gewachsene Siliziumschichten für Solarzellen

Epitaxially Grown Silicon Layers for Solar Cells

g. andrä, i. höger, t. schmidt, j. bergmann, Abb. 1: Mit einem Diodenlaser kristallisierte Keimschicht. Das EBSD-Bild a. gawlik, f. falk zeigt farbkodiert die Kristallorientierung. (LIMO cw Laser mit Linienfokus

13 mm x 0,1 mm, 806 nm Wellenlänge, Schichtdicke 400 nm) 92 Weltweit sind kristalline Si-Dünnschicht-Solarzellen auf Fig. 1: Seed layer crystallized by a diode laser. The color-coded EBSD image kostengünstigem Glas in der Entwicklung. Ihre Struktur ist shows the crystal orientation. (LIMO cw laser with a line focus of vergleichbar mit der von multikristallinen Silizium-Wafer- 13 mm x 0.1 mm, a wavelength of 806 nm, and a layer thickness of 400 nm) zellen und so weisen sie potentiell vergleichbar hohe Wir- kungsgrade auf. Ziel ist es, mit derartigen Zellen in einer ersten Phase auf Wirkungsgrade von 12% zu kommen und Crystalline silicon thin-fi lm solar cells on inexpensive glass die Kosten auf deutlich unter 1 €/W zu drücken. Das IPHT are being developed worldwide. Their structure is compa- p entwickelt solche Zellen auf der Basis von Keimschichten, rable to that of multi-crystalline silicon wafer cells, which die mit Diodenlaser (Abb.1) oder gepulsten Festkörperla- is why they exhibit potentially comparable high effi ciencies. sern (Abb. 2) kristallisiert werden. The goal is to reach effi ciencies of 12% and to lower the

Auf diese Schichten wird epitaktisch das photovolta- cost to signifi cantly below 1 €/Wp with such cells during isch aktive Schichtsystem aufgebracht. Bisher haben wir the fi rst phase. IPHT is developing such cells based on für das epitaktische Aufwachsen den LLC-Prozess (Layered seed layers that are crystallized by diode lasers (see Fig. 1) Laser Crystallization) genutzt, der die weltweit besten or by pulsed solid-state lasers (see Fig. 2). kristallinen Schichten auf Glas mit defektarmen Körnern The photovoltaically active layer system is deposited von mehr als 100 µm Größe liefert. Bei dem Verfahren epitaxially onto the seed layers. In the past we have used wird ein Kurzpuls-Laser in die Kammer einer Elektronen- the layered laser crystallization (LLC) process for epitaxial strahl-Beschichtungsanlage eingekoppelt und das Material deposition. This process delivers the best crystalline layers während der Abscheidung durch periodische Laserbestrah- on glass with low-defect grains larger than 100 µm in size lung schichtweise in 20 bis 100 nm Schritten kristallisiert, worldwide. In LLC, a short-pulse laser is coupled into the was großtechnisch aber leider aufwendig ist. Als Alterna- chamber of an electron beam evaporator which crystallizes tive dazu entwickelten wir bei uns verschiedene andere the material during deposition through periodic laser irra- wesentlich produktionsfreundlichere Epitaxieverfahren. Bei diation layer by layer in 20 to 100 nm steps; unfortunately, allen wird die etwa 1 µm dicke Absorberschicht zunächst this is very involved on a large scale. As an alternative we als Ganzes in amorpher Struktur aufgebracht. Danach wird developed several other epitaxy processes that are sig- sie in einem Schritt epitaktisch kristallisiert, wobei die nifi cantly more production friendly. In all these processes Kristallstruktur der Keimschicht reproduziert wird. the ca. 1 µm thick absorber layer is fi rst deposited in an Beim technologisch einfachsten, aber langwierigs- amorphous state as a whole. Afterwards it is epitaxially ten Verfahren wird das Schichtsystem drei Stunden in crystallized in one step, reproducing the crystal structure einem Ofen einer Temperatur um 600°C ausgesetzt. Dabei of the seed layer. wachsen die Kristalle der Keimschicht epitaktisch in die In the technologically easiest, but time consum- amorphe Schicht hinein. Die erreichbare kristalline Schicht- ing, process, the layer system is exposed to temperatures photonic detection

Abb. 3: Mit einem Diodenlaser epitaktisch

in der festen Phase kristallisierte

Siliziumschicht auf einem (100)-Silizium-

wafer. Das EBSD-Bild zeigt farbkodiert die

Kristallorientierung. Laserfokus elliptisch.

Im bestrahlten inneren Bereich

epitaktische Kristallstruktur mit

(100)-Orientierung, außerhalb unveränder-

tes amorphes Silizium.

Fig. 3: Silicon layer epitaxially crystallized

Abb. 2: Mit einem Kurzpulslaser kristallisierte Keimschicht. Das EBSD-Bild zeigt with a diode laser in the solid phase on a

farbkodiert die Kristallorientierung. (Jenlas ASAMA Laser, Linienfokus 8 mm x 5 µm, (100) silicon wafer. The color-coded EBSD

Wellenlänge 515 nm, Pulsdauer 600 ns, 1,2 J/cm2 Fluenz, Schichtdicke 60 nm) image shows the crystal orientation.

Fig. 2: Seed layer crystallized by a short-pulse laser. The color-coded EBSD Elliptical laser focus. Inside the exposed 93

image shows the crystal orientation. (Jenlas ASAMA laser with a line focus of area is an epitaxial crystal structure with

8 mm x 5 µm, a wavelength of 515 nm, a pulse duration of 600 ns, 1.2 J/cm2 (100) orientation, outside is unaltered

ﬂ uence, and a layer thickness of 60 nm) amorphous silicon.

dicke ist wegen der konkurrierenden spontanen Kristallisa- around 600°C in an oven for three hours. During this tion auf ca. 1,5 µm begrenzt. Im Rahmen des EU-Projekts process the crystals of the seed layer grow epitaxially into HIGH-EF haben wir das Verfahren experimentell und durch the amorphous layer. The crystalline layer thickness that Simulation der Kristallisationskinetik optimiert. can be achieved is limited to ca. 1.5 µm because of com- Erheblich schneller ist die epitaktische Kristallisation peting spontaneous crystallization. Within the framework der Absorberschicht in einem Laserschritt mit den schon of the EU project HIGH-EF we have optimized this process für die Keimschichtkristallisation genutzten Lasern. Bei experimentally and through simulation of the crystalliza- Erwärmung des Schichtsystems mit einem Diodenlaser tion kinetics. ist es uns gelungen, die Absorberschicht sowohl in fester Epitaxial crystallization of the absorber layer in a Phase (Abb. 3), analog zum Ofenprozess, als auch über laser step using the same lasers from the crystallization einen Schmelzprozess epitaktisch zu kristallisieren. Für die of the seed layer is appreciably faster. While heating the epitaktische Kristallisation eignet sich auch ein Kurzpulsla- layer system with a diode laser we were able to crystal- ser bei einer Pulsdauer von etwa 600 ns. In jedem Fall ist lize the absorber layer in the solid phase (see Fig. 3), die Prozesszeit so kurz, dass das Glassubstrat die hohen analogous to the oven process, or in a melting process. A Temperaturen aushält. Die Laser basierten Verfahren short-pulse laser with a pulse duration of about 600 ns is wurden im Projekt SolLUX entwickelt und 2010 zum Patent also suitable for epitaxial crystallization. In each case the angemeldet. process time is so short that the glass substrate can with- Bisher wurden auf 10 x 10 cm2 – Minimodulen bis stand the high temperatures. The laser-based processes knapp 4% Wirkungsgrad erreicht. Im Moment sind wir were developed in the SolLUX project, and two patents dabei, die Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren und were applied for in 2010. die Ursachen von Shunts, die den Wirkungsgrad begrenzen, In the past an efﬁ ciency of about 4% has been zu ermitteln. reached on mini-modules 10 x 10 cm2 in size. Right now we are investigating the advantages and disadvantages of Gefördert durch/funded by: EU the individual techniques as well as the causes of shunts which limit the efﬁ ciency. photonische detektion

Hybridsolarzellen aus Polymeren Polymer-based solar cells are the most inexpensive thin- und Silizium-Nanowires fi lm solar cells; however, they have always had a low effi ciency. Based on a mixture of the most commonly used Hybrid Solar Cells Made of Polymers P3HT (poly-3-hexylthiophene) and C fullerenes, which are and Silicon Nanowires 60 used for electron transport, the cells achieved an effi ciency of only 5.2%. One reason for this is the low charge carrier mobility in this material. The layers can not be made thicker than 100–300 nm and thus do not completely absorb sunlight. To improve these solar cells a combination of the g. andrä, v. sivakov, b. eisenhawer, f. falk polymer cell and silicon nanowires is being pursued. One such hybrid solar cell made of silicon nanowires and polymer semiconductors is being developed together in a 94 Polymerbasierte Solarzellen sind die kostengünstigste research project funded by the Federal Ministry of Educa- Variante der Dünnschichtsolarzellen, allerdings mit bisher tion and Research with partners from TITK Rudolstadt, the sehr geringem Wirkungsgrad. Auf Basis des am häufi gsten Universities of Jena and Ilmenau, and the company Jen- genutzten P3HT (Poly-3-hexylthiophen) und eingemisch- polymer Materials. In this hybrid cell, the silicon nanowires

ten C60-Fullerenen zum Elektronentransport erreichten die should both support the charge transport and increase Zellen lediglich einen Wirkungsgrad von 5,2 %. Ein Grund light scattering and therefore the absorption of light. dafür ist die geringe Ladungsträgerbeweglichkeit in diesem One approach to a hybrid cell successfully developed Material, wodurch die Schichten auch nicht dicker als 100 by us is shown in the schematic in Fig. 1. This hybrid bis 300 nm sein können und somit das Sonnenlicht nicht cell is based on a conventional P3HT: [60-PCBM] poly- vollständig absorbieren. mer cell in which highly n-conducting silicon nanowires Als Weg zur Verbesserung der Zellen wird die Kom- were submerged in the semiconducting layer. The wires bination der Polymerzelle mit Si-Nanostrukturen verfolgt. were initially etched in silicon wafers by depositing silver

Eine solche Hybridsolarzelle aus Si-Nanodrähten und nanoparticles from a silver nitrate (AgNO3) and hydrogen Polymerhalbleitern wird in einem BMBF-Forschungsver- fl uoride (HF) solution to the wafer surface, as seen in bund gemeinsam mit Partnern vom TITK Rudolstadt, den Fig. 2. The etching process was then carried out in a hy- Universitäten Jena und Ilmenau und der Firma Jenpoly- drogen fl uoride/hydrogen peroxide mixture. After an HF dip mer Materials entwickelt. In dieser Hybridzelle sollen die to remove the oxide from the nanowire surface, the etched Si-Nanodrähte sowohl den Ladungstransport unterstützen wafer samples were treated in an ultrasonic bath to sepa- als auch die Lichtstreuung und damit die Absorption des rate the nanowires in chlorobenzene, which is a solvent for Lichtes erhöhen. P3HT: [60]-PCBM. The nanowires/chlorobenzene mixture Ein von uns entwickelter erfolgreicher Ansatz für was then mixed with the P3HT: [60]-PCBM absorber mate- eine Hybridzelle ist schematisch in Abb. 1 gezeigt. Die rial at a specifi ed ratio and applied to a glass substrate Grundlage bildet eine konventionelle P3HT: [60-PCBM]- coated with ITO and PEDOT:PSS using a spin coating process. However, it was found that the nanowires were not distributed evenly in the absorber but that agglomer- ates formed at relatively large distances from each other (see Fig. 3). All the same, the solar cells produced in this manner exhibit an effi ciency of 4.13%, which is 10% higher than that of reference cells, which exhibit an effi ciency of 3.77%. The I-V curves of cells with different mixtures of photoac- Abb. 1: Schema der Hybridzelle. | Fig. 1: Schematic of the hybrid cell. tive polymers and the nanowire solution can be seen in photonic detection

Polymerzelle, bei der in die halbleitende Schicht hoch Fig. 4. The cause of the increased degree of efﬁ ciency is n-leitende Si-Nanodrähte eingeschwemmt wurden. Die the improved charge carrier transport, which can be seen Drähte wurden zunächst, wie in Abb. 2 zu sehen, in in the reduction of layer resistance in the I-V curves. This Si-Wafer geätzt, indem aus einer Lösung aus Silbernitrat results in an increase in current from 9.8 to 10.5 mA/cm2.

(AgNO3) und Flusssäure (HF) Silber-Nanopartikel auf die The next developmental step should optimize the Wafer-Oberfl äche aufgebracht wurden. Die Ätzung erfolgte method of submersion of nanowires to prevent agglomera- dann in einem Flusssäure/ Wasserstoffperoxid-Gemisch. tion, maintain the same amount of distributed nanowires Nach einem HF-Dip zur Entfernung des Oxides auf der at high density in the absorber layer, and ultimately take Nanodrahtoberfl äche werden die geätzten Waferproben advantage of the obvious high potential of this type of zum Abtrennen der Nanodrähte in Chlorbenzol, dem P3HT: polymer hybrid cell. [60]-PCBM-Lösungsmittel, einer Behandlung in einem Ultraschallbad ausgesetzt. Die Nanodrähte / Chlorbenzol- Gefördert durch/funded by: BMBF Mixtur wurde dann in defi niertem Verhältnis mit dem P3HT: [60]-PCBM Absorbermaterial vermischt und durch 95 Spin Coating auf ein mit ITO und PEDOT:PSS beschichtetes Glassubstrat aufgebracht wird. Dabei zeigt sich allerdings, dass die Nanodrähte nicht gleichmäßig im Absorber verteilt sind, sondern Agglomerate in relativ großem Abstand voneinander bilden (Abb. 3). Dennoch zeigen die so hergestellten Solarzellen mit 4,13 % einen um 10 % höheren Wirkungsgrad als Abb. 3: Mikroskopaufnahme einer Hybridzelle, die mit spin-coating hergestellt Referenzzellen mit 3,77 %. Die I-V-Kurven von Zellen mit wurde, mit inhomogener Verteilung der Nanodrähte. unterschiedlichen Mischungen aus photoaktivem Poly- Fig. 3: Microscopic image of a hybrid cell that was manufactured using a spin mer und Nanodraht-Lösung sind in Abb. 4 zu sehen. Die coating process and has an inhomogeneous distribution of nanowires. Ursache für die Wirkungsgraderhöhung ist ein verbesserter Ladungsträgertransport, in den I-V-Kurven zu sehen an der Verringerung des Schichtwiderstandes, der eine Stromer- höhung von 9,8 auf 10,5 mA/cm2 zur Folge hat. Als nächster Entwicklungsschritt soll das Verfahren zum Einschwemmen der Nanodrähte optimiert werden, um die Agglomeration zu verhindern und gleichmäßig verteil- te Nanodrähte in hoher Dichte in der Absorberschicht zu erhalten und so das offensichtlich hohe Potential dieses Polymer-Hybridzellentyps zu nutzen.

Abb. 4: I-V-Kurven von Hybridzellen mit unterschiedlichem Anteil von

Nanodrähten (blau: Referenzzelle ohne Nanodrähte, grün 40%, rot 50% und

schwarz 70% Nanodraht-Suspension in photoaktiver Lösung)

Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopisches Bild von Siliziumdrähten, die in einen Fig. 4: I-V curves of hybrid cells with different portions of nanowires

Wafer geätzt wurden. | Fig. 2: Scanning electron microscopic image of silicon (blue: reference cell without nanowires, green 40%, red 50%, and black 70% wires etched into a wafer. nanowire suspension in a photoactive solution). Die Mikro- und Nanotechnologien bilden das technologi- Micro and nanotechnologies make up the technological in- Mikro-/Nanotechnologie sche Innovationszentrum des IPHT. Mit modernsten Litho- novations center of IPHT. With state-of-the-art lithographic graphietechniken und Methoden der Selbstorganisation techniques and methods of self organization complex Micro/Nanotechnology werden komplexe funktionelle Mikro- und Nanostrukturen functional micro and nanostructures are developed and für Detektoren, plasmonische Strukturen und photonische produced for use in detectors, plasmonic structures, and Systeme entwickelt und hergestellt. Dabei kommen sowohl photonic systems. This can be achieved by using top-down top-down-, als auch bottom-up-Verfahren zum Einsatz. Die and bottom-up techniques. The combination of thin-ﬁ lm Kombination von Dünnschichttechnologie, Nanolithographie technology, nanolithography, and microsystems technology und Mikrosystemtechnik stellt dabei eine Besonderheit des is one of IPHT’s unique features. IPHT dar. Die Mikro- und Nanotechnologien bilden das technologi- Micro and nanotechnologies make up the technological in- Mikro-/Nanotechnologie sche Innovationszentrum des IPHT. Mit modernsten Litho- novations center of IPHT. With state-of-the-art lithographic graphietechniken und Methoden der Selbstorganisation techniques and methods of self organization complex Micro/Nanotechnology werden komplexe funktionelle Mikro- und Nanostrukturen functional micro and nanostructures are developed and für Detektoren, plasmonische Strukturen und photonische produced for use in detectors, plasmonic structures, and Systeme entwickelt und hergestellt. Dabei kommen sowohl photonic systems. This can be achieved by using top-down top-down-, als auch bottom-up-Verfahren zum Einsatz. Die and bottom-up techniques. The combination of thin-ﬁ lm Kombination von Dünnschichttechnologie, Nanolithographie technology, nanolithography, and microsystems technology und Mikrosystemtechnik stellt dabei eine Besonderheit des is one of IPHT’s unique features. IPHT dar. mikro-/nanotechnologie

Effekte anisotroper plasmonischer Strukturen in Metal nanostructures exhibit special optical properties that der oberfl ächenverstärkten Raman-Spektroskopie were used as early as the Late Antiquity period to color glass, long before mankind had developed an understand- Effects of Anisotropic Plasmonic Structures ing of nanoscale objects. Caused by the interaction of light in Surface-enhanced Raman Spectroscopy with metal nanoparticles, the movement of conduction electrons leads to the excitation of so-called surface plasmons which, in turn, cause a local fi eld amplifi cation at the metal nanoparticles. This effect of local fi eld amplifi cation is used, among others, to enhance the intrinsically weak d. cialla, u. hübner, h. schneidewind, Raman scattering (surface-enhanced Raman spectroscopy, m. zeisberger, k. weber, r. mattheis, SERS). SERS is a most promising technique, especially with r. möller, j. popp regard to applications in bioanalysis, because it combines high sensitivity with molecule-specifi c fi ngerprint infor- 98 Metallische Nanostrukturen zeichnen sich durch besondere mation from Raman spectroscopy. The goal of the study optische Eigenschaften aus, die bereits in der Spätantike presented here was the characterization of the optical zur Glasfärbung genutzt wurden, weit bevor der Mensch behavior of novel anisotropic SERS substrates as well as eine Vorstellung von nanoskaligen Objekten gewinnen the examination of these plasmonic structures with regard konnte. Hervorgerufen durch die Wechselwirkung von Licht to electromagnetic enhancement mechanisms. From that mit Metallnanopartikeln führt die Bewegung der Leitungs- point of view, design strategies towards the fabrication elektronen zur Anregung von sogenannten Oberfl ächen- of SERS susbstrates can be given, which is an important plasmonen, die wiederum eine lokale Feldverstärkung an contribution for the establishment of the SERS technology den metallischen Nanopartikeln hervorrufen. Dieser Effekt as powerful analytical tool. der Lokalfelderhöhung wird u. a. für die Verstärkung der A suitable method for manufacturing periodically ar- intrinsisch schwachen Raman-Streuung eingesetzt (ober- ranged plasmonic nanostructures is electron-beam lithog- fl ächenverstärkte Raman-Spektroskopie – SERS). Aufgrund raphy. Great variability in the dimensioning of the nano- der Kombination einer hohen Sensitivität mit der molekül- structures can be achieved through the exposure of two spezifi schen Fingerprint-Information der Raman-Spektros- crossed line grids and the transfer of this structure onto kopie ist die SERS-Technologie vor allem in der Applikation a gold layer. Acute angles between the crossed line grids auf bioanalytische Fragestellungen vielversprechend. Das lead to gold nanorhombs. Fig. 1 shows a scanning elec- Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war es, das op- tron micrograph of a gold nanorhomb array. Based on the tische Verhalten neuartiger anisotroper SERS-Substrate zu anisotropic structure of a rhombus with a long and short charakterisieren und diese plasmonischen Strukturen auf axis it is to be expected that the optical behavior strongly Fragestellungen bezüglich der elektromagnetischen Ver- depends on the polarization plane of the incident light. stärkungsmechanismen zu untersuchen. Diese Ergebnisse A fi rst indication of the anisotropic properties can be führen schließlich zur Formulierung von Designstrategien gained from the determination of the transmission behav- für SERS-Substrate und sind somit ein wichtiger Beitrag ior with linearly polarized light. The transmission minimum, zur Etablierung der SERS-Technologie als leistungsstarke which can be shifted from the visible to the near infrared analytische Methode. by selecting the particle geometry, shows the excitation of Eine geeignete Methode bei der Herstellung von peri- surface plasmons along the corresponding axis. If a plas- odisch angeordneten plasmonischen Nanostrukturen ist die monic array is illuminated with light of a wavelength close Elektronenstrahllithographie. Durch die Belichtung zweier to the plasmon resonance, the excitation of the surface gekreuzter Liniengitter und der Übertragung dieser Struktur plasmons leads to a strong fi eld enhancement which, in in eine Goldschicht kann eine große Variabilität bzgl. der turn, can be used to enhance the Raman scattering of an Dimensionierung der Nanostrukturen erreicht werden. Für analyte. micro-/ nanotechnology

spitze Winkel zwischen den gekreuzten Liniengittern erhält A systematic analysis shows that the SERS intensity fol- man Goldnanorhomben. In Abb. 1 ist die rasterelektronen- lows a cos2 profi le if the polarization plane of the light is mikroskopische Aufnahme eines periodischen Goldnanor- stepwise changed with regard to the rhomb axis. These hombus-Arrays dargestellt. Basierend auf der anisotropen results show that gold nanorhombs function as nanoan- Struktur eines Rhombus mit langer und kurzer Achse ist tennas and, in addition, that transmission spectroscopy zu erwarten, dass das optische Verhalten stark von der and SERS spectroscopy allow a characterization of the Polarisationsebene des einfallenden Lichtes abhängt. anisotropic optical behavior of plasmonic substrates. Einen ersten Hinweis auf die anisotropen optischen An interesting effect in anisotropic plasmonic sub- Eigenschaften kann man durch Bestimmung des Trans- strates is revealed during close analysis of SERS spectra missionsverhaltens mit linear polarisiertem Licht erhalten. for on-resonance and off-resonance cases. This effect was Dabei zeigt das Transmissionsminimum, das durch die analyzed systematically in a study using different gold Wahl der Geometrie der Partikel vom sichtbaren bis zum nanorhomb arrays. The on-resonance case is defi ned as nahen Infrarot-Spektralbereich verschoben werden kann, the selected excitation wavelength close to the plasmon die Anregung von Oberfl ächenplasmonen entlang der resonance of the plasmonic array that is to be analyzed. 99 jeweiligen Achse. Bestrahlt man nun ein plasmonisches The off-resonance case in anisotropic plasmonic substrates Array mit Licht einer Wellenlänge nahe der Plasmonenre- is achieved if the array is rotated by 90° with regard to sonanz, hat die Anregung der Oberfl ächenplasmonen eine the polarization plane of the incident light. Fig. 2 shows starke Feldverstärkung zur Folge, die zur Erhöhung der SERS spectra of crystal violet, recorded on one of the Raman-Streuung eines Analyten eingesetzt werden kann. gold nanorhomb arrays, in correlation to the transmission Eine systematische Analyse zeigt, dass die SERS-Intensität behavior. It becomes evident that the relative intensities einem cos2-Profi l folgt, wenn die Polarisationsebene des of the Raman modes to one another are different in the Lichtes in Bezug auf die Rhombusachse schrittweise verän- on-resonance and off-resonance cases. Raman modes close dert wird. Diese Ergebnisse illustrieren die Eigenschaft der to the plasmon resonance experience a stronger enhance- Goldnanorhomben als Nanoantenne und zeigen darüber ment, illustrated, for example, through the intensity of the hinaus, dass Transmissions- und SERS-Spektroskopie eine Raman band at 1600 cm-1. Based on these observations Charakterisierung des anisotropen optischen Verhaltens the ratio of SERS intensity in both the on-resonance and von plasmonischen Substraten erlauben. off-resonance cases can be determined. The off-resonance Ein interessanter Effekt anisotroper plasmonischer case serves as a reference and represents the signal Substrate zeigt sich bei genauer Analyse der SERS- enhancement in case the excitation wavelength is outside Spektren für den Resonanz- und den Nichtresonanzfall of the plasmon resonance. Fig. 3 shows the ratio of SERS und wurde in einer Studie unter Verwendung verschie- intensities for different Raman modes of crystal violet in

Abb. 1: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme

einer strukturierten Goldoberﬂ äche. Die periodische

Anordnung von Goldnanorhomben wird durch den

Herstellungsprozess (Elektronenstrahlbelichtung

zweier gekreuzter Liniengitter) erreicht.

Fig. 1: Scanning electron micrograph of a structured

gold surface. The periodic arrangement of gold

nanorhombs is achieved through the manufacturing

process (electron-beam lithography of two crossed

line grids). mikro-/nanotechnologie

dener Goldnanorhomben-Arrays systematisch untersucht. correlation to the transmission behavior of the array. It can Dabei ist der Resonanzfall so defi niert, dass die gewählte be seen that the SERS intensity follows the transmission Anregungswellenlänge nahe der Plasmonenresonanz des profi le. Raman modes close to the plasmon resonance zu untersuchenden plasmonischen Arrays liegt. Dreht man experience an additional amplifi cation which is also called das Array nun um 90° in Bezug auf die Polarisationsebene second electromagnetic enhancement. These analyses lead des einfallenden Lichtes, liegt der Nichtresonanzfall für das to the formulation of general design strategies for SERS anisotrope plasmonische Substrat vor. In Abb. 2 sind die substrates, graphically depicted in Fig. 4. The analyte’s SERS-Spektren des Analyten Kristallviolett, aufgenommen marker Raman mode to be analyzed should perfectly auf einem der verwendeten Goldnanorhomben-Arrays in overlap with the plasmon resonance in order to profi t from Korrelation zum Transmissionsverhalten, dargestellt. Es the contribution of the second electromagnetic enhance- zeigt sich, dass die relativen Intensitäten der Raman- ment. As a consequence, the excitation wavelength has to Moden zueinander im Resonanz- und Nichtresonanzfall be shifted to smaller wavelengths with regard to plasmon verschieden sind. Die Raman-Moden nahe der Plasmonen- resonance. Hence, the analyses presented here represent 100 resonanz erfahren eine höhere Verstärkung, illustriert z.B. an important contribution to the theoretical understanding durch die Intensität der Raman-Bande bei 1600 cm-1. Ba- of the enhancement mechanisms and to the prediction of sierend auf diesen Beobachtungen kann nun das Verhältnis the capabilities of SERS substrates. Novel experimental aus der SERS-Intensität im Resonanz- und im Nichtreso- approaches will show that the insights gained can be nanzfall bestimmt werden. Dabei dient der Nichtresonanz- transferred to other nanostructures and that they are a fall als Referenz und repräsentiert die Signalverstärkung, fundamental prerequisite for establishing the SERS tech- wenn die Anregungswellenlänge außerhalb der Plasmo- nique in analytical and bioanalytical applications. nenresonanz liegt. Das Verhältnis der SERS-Intensitäten für verschiedene Raman-Moden des Analyten Kristallviolett Gefördert durch/funded by: BMBF ist in Korrelation zum Transmissionsverhalten des Arrays in Abb. 3 dargestellt. Man erkennt, dass hierbei die SERS- Intensität dem Transmissionsprofi l folgt. Raman-Moden nahe der Plasmonenresonanz erfahren somit eine zusätz- liche Verstärkung, die auch als zweite elektromagnetische Verstärkung bezeichnet wird. Die Untersuchungen führen schließlich zur Formulierung von allgemeinen Designstra- tegien für SERS-Substrate, graphisch dargestellt in Abb. 4. Die zu untersuchende Marker-Raman-Mode eines Analyten soll mit der Plasmonenresonanz perfekt überlappen, um vom Beitrag der zweiten elektromagnetischen Verstär- kung zu profi tieren. Eine Konsequenz davon ist, dass die Anregungswellenlänge entsprechend zu kleineren Wellen- längen bezüglich der Plasmonenresonanz zu verschieben ist. Die vorgestellten Untersuchungen liefern somit einen wichtigen Beitrag zum theoretischen Verständnis der Verstärkungsmechanismen und zur Vorhersage der Leis- tungsfähigkeit von SERS-Substraten. Neue experimentelle Ansätze werden zeigen, dass die gewonnenen Erkenntnis- se auf andere Nanostrukturen übertragbar sind und eine wesentliche Voraussetzung zur Etablierung der SERS-Tech- nologie für analytische und bioanalytische Fragestellungen darstellen. micro-/ nanotechnology

Abb. 2: Verhalten der SERS-Intensität im Resonanz- und Nichtresonanzfall in Korrelation zum Transmissi- onsproﬁ l. Raman-Moden nahe der Plasmonenresonanz erfahren eine zusätzliche Verstärkung.

Fig. 2: Behavior of the SERS intensity in on-resonance and off-resonance cases in correlation to the transmission proﬁ le. Raman modes close to the plasmon resonance experience an additional enhancement.

101

Abb. 3: Analyse der SERS-Intensität verschiedener

Raman-Moden bezüglich des Transmissionsverhaltens.

Raman-Moden nahe der Plasmonenresonanz bei rund

700 nm zeigen eine zusätzliche Verstärkung, die auch als zweite elektromagnetische Verstärkung beschrieben wird.

Fig. 3: Analysis of the SERS intensity of different

Raman modes with regard to the transmission behavior. Raman modes close to the plasmon resonance at about 700 nm show an additional ampliﬁ cation also known as second electromagnetic enhancement.

Abb. 4: Allgemeine Designstrategien für SERS-Substra- te. Um vom Beitrag der zweiten elektromagnetischen

Verstärkung zu proﬁ tieren, ist die Plasmonenresonanz so zu wählen, dass die Raman-Moden mit der

Plasmonenresonanz überlappen. Als Konsequenz ist somit die Anregungswellenlänge zu kleineren

Wellenlängen bezüglich der Plasmonenresonanz zu verschieben.

Fig. 4: General design strategies for SERS substrates.

In order to take advantage of the second electromagnetic enhancement the plasmon resonance has to be picked in such a way that the Raman modes overlap with the plasmon resonance. As a consequence, the excitation wavelength has to be shifted to smaller wavelengths with regard to plasmon resonance. mikro-/nanotechnologie

Ein Bolometer mit 300 Pixeln für Astrophysics in the submillimeter range of the electro- die Beobachtung astronomischer Objekte magnetic spectrum is a broad research area in which star nurseries, for example, can be observed. The observ- A 300-Pixel Bolometer for able submillimeter radiation, however, is very weak and the Observation of Astronomical Objects strongly attenuated by the earth‘s atmosphere. Appropri- ate sensors must, therefore, be extremely sensitive and operated in telescopes at high altitudes in dry atmosphere or in satellites. For measurements in the wavelength range of s. anders, t. may, v. zakosarenko, k. peiselt, around 0.87 mm we produced a suitable 300-pixel bolo- e. heinz, m. starkloff, l. fritzsch, u. hübner, metric radiation detector which is scheduled for operation h.-g. meyer in an instrument in the APEX telescope in Chile (at an al- titude of 5100 m). The sensors for this were manufactured 102 Die Astrophysik im Submillimeterbereich des elektromag- using thin-fi lm technology. They are located on a 1 μm thin netischen Spektrums ist ein breiter Forschungszweig, bei membrane of silicon nitride which was made using MEMS dem z.B. Regionen der Sternentstehung beobachtet wer- technology. A pixel of the array is shown in Fig. 1. A SiN den können. Die beobachtbare Submillimeterstrahlung ist platform, held in place by 32 narrow rods, supports the allerdings sehr schwach und wird von der Erdatmosphäre absorber and thermistor detector elements. Since the array stark gedämpft. Deshalb müssen entsprechende Sensoren uses up the entire area of a 100 mm wafer there is no extrem empfi ndlich sein und entweder in Teleskopen auf room for redundant structures. Production, therefore, had großer Höhe in trockener Atmosphäre oder in Satelliten to be optimized quite a bit and great care taken to achieve betrieben werden. the targeted 100% yield and suffi cient homogeneity of the Für die Messung im Wellenlängenbereich von sensor parameters. 0,87 mm haben wir einen geeigneten bolometrischen A section of a 300-pixel bolometer is shown in Fig. 2. Strahlungsdetektor mit 300 Pixeln hergestellt, der in The pixels are arranged hexagonally. Cryoelectronic read- einem Instrument im APEX-Teleskop in Chile (Höhe 5100 out components, assembled using multi-chip technology, m) betrieben werden wird. Die Sensoren dafür wurden are located along the edge of the wafer and connected to mit Dünnschichttechnologie hergestellt. Sie befi nden sich the bolometer through thin aluminum wires. The sen- auf einer 1 μm dünnen Siliziumnitridmembran, die mittels sors reach their required high sensitivity at an operating MEMS-Technologie erzeugt wurde. Abbildung 1 zeigt ein temperature of about 500 mK. Therefore, superconduct- Pixel des Arrays. Eine SiN-Plattform, die mit 32 schmalen ing quantum interference devices (SQUIDs) are suitable Stegen fi xiert ist, trägt die Detektorelemente: Absorber for readout since they, too, have to be cooled. In addition, und Thermistor. Da das Array die gesamte Fläche eines because their impedance is adjusted to match the bolom-

Abb. 1: Pixel eines Bolometerarrays.

Fig. 1: Pixel of a bolometer array. micro-/ nanotechnology

103

Abb. 2: Ausschnitt eines 300-Kanal Bolometers.

Fig. 2: Section of a bolometer with 300 channels.

Wafers mit 100 mm Durchmesser einnimmt, fehlt der Platz eter, SQUIDs are ideal amplifi ers for this application. Since für redundanten Strukturen. Somit bedurfte die Herstellung they have to be magnetically shielded the entire setup is einiger Optimierung und großer Sorgfalt, bis die ange- housed inside an aluminum chamber into which the anten- strebte hundertprozentige Ausbeute erreicht war und die nas for the radiation to be detected are integrated. Sensorparameter ausreichend homogen waren. Currently, a previous model of the described bolom- Abbildung 2 zeigt einen Ausschnitt eines Bolometers eter is installed in the APEX telescope in Chile. It consists mit 300 Pixeln. Die Pixel sind dabei hexagonal angeordnet. of 39 pixels and has already captured several images of as- Entlang des Waferrandes sind kryoelektronische Auslese- tronomical interest. At the moment, the 300-pixel bolom- Bauelemente in einer Multi-Chip-Technologie aufgebaut eter is still undergoing laboratory tests. If their outcome is und durch feine Aluminiumdrähte mit dem Bolometer successful the bolometer will be installed in the telescope verbunden. Die hohe erforderliche Empfi ndlichkeit erreichen in 2011. die Sensoren bei einer Betriebstemperatur von ca. 500 mK. Es bietet sich daher an, SQUIDs (Superconducting Quan- tum Interference Devices) zur Auslese zu verwenden, die ebenfalls gekühlt werden müssen und aufgrund ihrer dem Bolometer angepassten Impedanz ideale Verstärker für diese Anwendung darstellen. Da die SQUIDs magnetisch abgeschirmt werden müssen, ist der gesamte Aufbau in einer Aluminiumkammer untergebracht, in welche die Antennen für die zu detektierende Strahlung integriert sind. Aktuell befi ndet sich ein Vorläufermodell des be- schriebenen Bolometers in dem APEX-Teleskop in Chile. Dieses besteht aus 39 Pixeln und hat bereits einige astronomisch interessante Bilder aufgenommen. Mit dem 300-Pixel-Bolometer laufen zurzeit noch Labortests; falls diese erfolgreich verlaufen, wird es 2011 ins Teleskop eingebaut. mikro-/nanotechnologie

Direktbonden von mikroﬂ uidischen Allglas-Chip-Bauelementen

Direct Bonding of Microﬂ uidic All-Glass Chip Components

g. mayer Abb. 1: Mittels Direktbonden hergestellter mikroﬂ uidischer Chip aus Quarzglas.

Fig. 1: Microﬂ uidic fused silica chip manufactured via direct bonding.

104 Mikrofl uidische Bauelemente aus Glas bieten den Vorteil Microfl uidic components made of glass offer the advantage der optischen Zugänglichkeit für Absorptions- und Trans- of being optically accessible for absorption and transmis- missionsuntersuchungen. Gängige Chipbauelemente beste- sion measurements. Common chip components consist of hen aus zwei Glas-Halbschalen, die über eine aufgesput- two semi-shells made of glass that are anodically bonded terte Si-Zwischenschicht anodisch miteinander verbondet together via a sputtered silicon intermediate layer. This werden. Die Schicht ist zwar semitransparent (leicht rötlich layer is semi-transparent (light reddish to brownish in bis bräunlich) und kann aus den mikrofl uidischen Kanälen color) and can be dissolved from the microfl uidic channels; herausgelöst werden, bei Beobachtung in der Ebene (z.B. however, during planar observations (e.g., through the cou- über Ein- und Auskoppeln von Licht mittels einer Lichtleit- pling of light in and out via an optical fi ber) it proves to be faser) erweist sie sich als streuend und daher als störend. dispersive and hence disruptive. In addition, the routinely Des Weiteren ist das standardmäßig verwendete Borofl oat used Borofl oat is not suitable for Raman analysis due to wegen intrinsischer Störsignale im nahen IR für Raman- intrinsic, disturbing signals in the near IR. Untersuchungen schlecht geeignet. In order to minimize disturbing dispersion it is Um störende Streuung zu minimieren ist sowohl ein necessary to employ a joining method without an interme- Fügeverfahren ohne Zwischenschicht als auch die Verwen- diate layer and/or to use special types of fused silica. For dung von speziellen Quarzgläsern notwendig. Bei Quarz- fused silica materials anodic bonding techniques can be gläsern scheiden aufgrund der praktisch nicht vorhandenen ruled out because of the basically non-existent electrical elektrischen Leitfähigkeit anodische Bond-Verfahren aus. conductivity. Die Verwendung von Substraten mit hoher Ober- The use of substrates with a high surface quality and fl ächengüte und die Konditionierung der Oberfl äche sind the conditioning of the surface are key to the manufactur- entscheidend für die Herstellung streuungsarmer Bauteile. ing of low-dispersion components. Borofl oat and fused Als Substrate eignen sich Borofl oat- und Quarzglas-Wafer silica wafers (100 mm) with a surface roughness better (100 mm) mit einer Oberfl ächenrauheit besser als 1 nm. than 1 nm are suitable substrates. The substrates are Die Substrate werden standardmäßig strukturiert (Foto- structured in a standard manner (photolithography, wet- lithografi e, nasschemisches Ätzen in HF-haltigem Ätzer). chemical etching via an HF-containing etchant). Afterwards

Anschließend werden die Oberfl ächen in einem O2-Plasma the surfaces are activated in an O2 plasma and the semi- aktiviert und die Halbschalen justiert. Beim Kontakt der shells adjusted. Wringing occurs at the point of contact Halbschalen erfolgt bereits ein Ansprengen. Die endgülti- of the semi-shells. The fi nal connection is formed under ge Verbindung bildet sich unter leichtem Druck bei einer slight pressure at a temperature of approx. 520°C over a Temperatur ab zirka 520 °C über mehrere Stunden. Einen period of several hours. Fig. 1 shows a microfl uidic chip derart gebondeten Mikrofl uidik-Chip zeigt Abb. 1. bonded in this way. micro-/ nanotechnology

Das Verfahren ist bei beiden Substrat-Materialien gleicher- This process is equally successful for both substrate mate- maßen erfolgreich. Durch die Oberﬂ ächen-Aktivierung im rials. Due to the surface activation in an O2 plasma (hydro-

O2-Plasma (Hydrophilisierung) bildet sich eine Beladung philization) OH groups form on the surface. Upon intensive mit OH-Gruppen aus. Die gegenüberstehenden OH-Grup- contact, opposing OH groups of both semi-shells combine pen der beiden Halbschalen verbinden sich bei intensivem to form water and leave behind an oxygen bridge between

Kontakt zu Wasser, wobei eine Sauerstoff-Brücke zwischen the semi-shells. During tempering the H2O is driven out den Halbschalen zurückbleibt. Beim Temper-Vorgang wird and the connection of the semi-shells is strengthened das H2O ausgetrieben und die Verbindung der Halbschalen further. At 520°C Borofl oat is already close to its glass weiter gestärkt. Borofl oat befi ndet sich bei 520 °C bereits transition temperature, resulting in a slight softening of nahe dem Glaspunkt, so dass eine leichte Erweichung des the material which favors the connection. Because of the Glases einsetzt, welche die Verbindung begünstigt. Im high glass transition temperature this effect does not play Falle von Quarzglas spielt dieser Effekt aufgrund der hohen a role in fused silica. Glas- und Schmelzpunkte keine Rolle. The SEM image of fi gure 2 shows the break line Abbildung 2 zeigt eine REM-Aufnahme der Bruchkan- through a bonded fused silica chip. The picture shows a 105 te durch einen gebondeten Chip (Quarzglas). Die Aufnahme slight offset of 1.6 µm between the two semi-shells. This zeigt einen leichten Versatz der beiden Halbschalen von corresponds to the typical adjustment precision of the 1.6 µm. Dies entspricht der typischen Justiergenauigkeit bond aligner. The junction between the semi-shells can des Bond-Aligners. Die Nahtstelle zwischen den Halb- not be recognized. The bonding is tight and durable. Upon schalen ist nicht erkennbar. Die Bondung ist dicht und close examination micro defects in the range of a few dauerhaft. Bei genauerer Bertrachtung sind allerdings 100 nm are occasionally visible; however, they do not im- gelegentlich Mikro-Defekte in der Größenordnung von we- pair the stability or tightness of the bonding (see Fig. 3). nigen 100 nm zu erkennen, welche die Stabilität und die Dichtigkeit der Bondung nicht beeinträchtigen (vgl. hierzu Abb. 3).

Gefördert durch/funded by: EFRE

Abb. 2: REM-Aufnahme einer Bruchkante eines durch zwei verbundene Abb. 3: Mikrodefekte (Kreise) in der Bondebene zweier Halbschalen

Halbschalen gebildeten Mikroﬂ uidik-Kanals. (REM-Aufnahme). Inset: Detailaufnahme

Fig. 2: SEM image of a break line through a microﬂ uidic channel that was Fig. 3: Micro defects (circles) in the bonding plane of two semi-shells formed by joining two semi-shells. (SEM image). Inset: Close-up. mikro-/nanotechnologie

Lichtemissionsuntersuchungen an Silizium-Nanodrähten bei Raumtemperatur

Studies of the Light Emission of Silicon Nanowires at Room Temperature

f. voigt, b. hoffmann, f. talkenberg, m. schreivogel, s. christiansen, v. sivakov

106 Durch nasschemisches Ätzen von Si-Wafern lassen Abb. 1: Starke sichtbare Photolumineszenz einer nasschemisch geätzten sich sowohl mannigfaltige poröse Strukturen als auch Silizium-Wafer bei Beleuchtung mit einer UV-Lampe. Silizium-Nanodrähte auf Si-Substraten erzeugen. Das Fig. 1: Strong, visible photoluminescence of wet-chemically etched silicon Verfahren besticht durch seine Einfachheit – es kommt wafer illuminated by a UV lamp. ohne elektrochemische Vorgänge aus – und durch die Vielfalt der erreichbaren Mikro- und Nanomorphologien. Es Through the wet-chemical etching of Si wafers both vari- besteht aus zwei Schritten, einerseits einer Deposition von ous porous structures and silicon nanowires (SiNWs) can Silber-Nanopartikeln auf der Siliziumoberfl äche aus einer be created on Si substrates. The appeal of this process Silber-Nitrat-Lösung, andererseits aus dem nasschemi- lies in its simplicity – it works without electrochemical schen Ätzen des Siliziums in einer Lösung aus Flusssäure reactions – and the diversity of micro and nanomorpholo- (HF) und Wasserstoffperoxid. Dieses Verfahren hat schon gies that can be achieved. It involves two steps. One is seine Wirksamkeit in der Verbesserung des Wirkungsgra- the deposition of silver nanoparticles from a silver nitrate des von planaren Silizium-Solarzellen erwiese. Auch die solution on the silicon surface. The other is the wet-chem- extrem hohe Ausbeute von sichtbarer Photolumineszenz ical etching of the silicon in a mixture of hydrofl uoric acid (PL) dieser Strukturen ist beeindruckend. Besonders aus (HF) and hydrogen peroxide. This technique has already hochdotierten Wafern hergestellte Proben zeigen Lumi- proven its effectiveness in increasing the effi ciency of neszenz im orange-roten Spektralbereich, die mit bloßem planar silicon solar cells. The extremely high yield of visible Auge gut erkennbar ist (s. Abb. 1). Das Phänomen erinnert photoluminescence (PL) of these structures is impressive. an die wohlbekannte sichtbare PL von anodisch geätztem In particular, samples made from highly doped wafers porösem Silizium. Sie wurde von Canham in den 1990er exhibit luminescence in the orange/red spectral range that Jahren entdeckt und damals als Quanteneinschränkungs- is visible to the naked eye (see Fig. 1). This phenomenon effekt, hervorgerufen durch die Einschränkung der elektro- is reminiscent of the well-known visible PL of anodically

Abb. 2: (a) Silizium-Nanodraht-Struktur einer Probe,

die aus einem schwach dotierten Wafer geätzt

wurde. (b) Schwammartige poröse Struktur einer

Probe, die aus einem stark dotierten Wafer

hergestellt wurde.

Fig. 2: (a) Silicon nanowire structure of a sample

etched from a weakly doped wafer. (b) Sponge-like

porous structure of a sample prepared from a

heavily doped wafer. micro-/ nanotechnology

nischen Wellenfunktionen in Nanostukturen, beschrieben. etched, porous silicon. This type of PL was discovered Es gab jedoch auch Hypothesen, die PL könne z. T. durch by Canham et al. in the 1990s and described as quantum oxidartige Oberfl ächenzustände zustande kommen. Wenn confi nement effect caused by a limitation of the elec- auch beide Methoden ähnliche Morphologien von geätztem tronic wave function in nanostructures. There were other Silizium erzeugen, so ist nasschemisches (stromfreies) hypotheses, however, according to which the PL could also, Ätzen von Silizium dem anodischen Ätzen in der Hinsicht in part, be caused by oxide-like surface conditions. Even überlegen, dass eine größere Kontrolle über die Struktur though both techniques create similar morphologies in der Nanomorphologie erreicht werden kann und je nach etched silicon, wet-chemical (i.e., electroless) etching of Prozessparametern Nanodrähte (Abb. 2 a) oder ›schwam- silicon is superior to anodic etching in that greater control martige‹ poröse Strukturen (Abb. 2 b) entstehen. Photolu- of the nanomorphologic structure can be achieved and, de- mineszenz-Messungen wurden an diesen Proben mit einer pending on the process parameters, either nanowires (see Anregungswellenlänge von 488 nm durchgeführt und die Fig. 2a) or ›sponge-like‹ porous structures (see Fig. 2b) de- Photonenfl ussdichte der emittierten PL wurde mit einem velop. Photoluminescence measurements were performed kalibrierten Aufbau gemessen. Sehr aufschlussreich ist das on these samples using an excitation wavelength of 107 Verhalten der PL-Spektren vor, während und nach Behand- 488 nm and the photon fl ux density of the emitted PL was lung der Proben mit verdünnter Flusssäure. Der Einfl uss measured with a calibrated setup. The behavior of the PL der HF-Behandlung ist in Abbildung 3 zu sehen. Wir spectra before, during, and after treatment of the samples teilen die Zustände der PL in zwei Kategorien A/B ein, je with dilute hydrofl uoric acid is very revealing. The effect nachdem ob sie gegen HF-Ätzung resistent sind oder nicht. of the HF treatment can be seen in Figure 3. We divided Die Zustände A sind höchstwahrscheinlich auf Quanten- the PL conditions into two categories, A/B, depending on Einschränkung zurückzuführen, während die Zustände B whether they are immune to HF etching or not. Conditions mit der Si/SiOx-Grenz fl äche verbunden sind oder dem SiOx A can most likely be linked to quantum confi nement while selbst, denn durch verdünnte HF wird nur die Oxidschicht conditions B are connected to the Si/SiOx boundary layer von den Oberfl ächen entfernt. Ein zugehöriges 2-Medien- or the SiOx itself because diluted HF only removes the Modell ist in Abb. 4 dargestellt. oxide layer from the surfaces. A corresponding two-media model is shown in Figure 4.

Gefördert durch/funded by: EU

Abb. 3: Einﬂ uss von HF-Behandlung auf die PL-Spektren. Abb. 4: Schematische Skizze des 2-Medien-Modells für die PL von

Durchgezogene Linie: nach HF-Beh., gestrichelte Linie: vor HF-Beh. nasschemisch geätztem Silizium.

Fig. 3: PL spectra showing the effect of HF treatment. Fig. 4: Schematic sketch of a two-media model for PL in wet-chemically

Solid line: after HF dip, dashed line: before HF dip. etched silicon. mikro-/nanotechnologie

DNA-Origami als Plattform für Bottom-up methods based on the self-organization of Nanopartikel-basierte photonische Bauelemente selected molecules enable the creation of nanoscale functional units with high precision in a parallel approach. DNA-Origami as a Platform for Biomolecules, in particular nucleic acids such as DNA, are Nanoparticle-based Photonic Components especially suitable for such techniques. The so-called DNA- origami method utilizes the potential of the highly specifi c base pairing of complementary sequences: A long single- stranded template strand is folded in the desired shape with the help of short staple-oligonucleotides. The 2D-DNA structure (biomatrix) created in this manner serves as a a. csáki, a. nykytenko, w. fritzsche template for the defi ned arrangement of nanostructures such as, for example, metal nanoparticles. Nanoscale metal particles offer a great potential 108 Bottom-up Methoden, basierend auf der Selbstorganisa- as a basic element in the realization of future photonic tion ausgewählter Moleküle, ermöglichen die Erzeugung components. These nanoparticles exhibit unique optical von nanoskaligen Funktionseinheiten mit hoher Präzision properties. Under irradiation, the collective oscillation of im parallelen Ansatz. Biomoleküle, insbesondere Nukle- the conductive electrons causes a sharp band in their insäuren wie DNA, eignen sich besonders gut für solche optical resonance. The position of this so-called localized Techniken. Die sogenannte DNA-Origami-Methode nutzt surface plasmon resonance (LSPR) in the spectrum can be das Potential der hochspezifi schen Basenpaarung komple- adjusted during synthesis of these particles. mentärer Sequenzen: ein langer einzelsträngiger Template- The research department Nano Biophotonics is work- Strang wird mithilfe von kurzen Helfer-Oligonukleotiden ing on combining the DNA-origami technique with the in gewünschter Form zusammengefaltet. Die so erzeugte plasmonic world through the defi ned positioning of plas- 2D-DNA-Struktur (Biomatrix) dient als Vorlage für die monic particles to DNA based matrix (see Fig. 1). Complex defi nierte Anordnung von Nanostrukturen, wie z.B. Metall- waveguide structures are being planned in the future. A Nanopartikel. selected microintegration of such bottom-up nanostruc- Nanoskalige Metall-Partikel bieten ein großes Po- tures has already been planned during the manufacturing tential als Grundelement für die Herstellung zukünftiger process. Current research focuses on the possible contact- photonischer Bauelemente. Diese Nanopartikel weisen ing of the DNA-origamis through dielectrophoresis and gui- unikale optische Eigenschaften auf. Bei Lichteinfall ruft die ded immobilization as well as metallization of the origami kollektive Schwingung der Leitungselektronen eine scharfe (see Fig. 2). Bande in deren optischer Resonanz hervor. Die Lage dieser sogenannten lokalisierten Oberfl ächenplasmonen-Resonanz Gefördert durch/funded by: Freistaat Thüringen, DFG (LSPR) im Spektrum ist während der Synthese dieser Teilchen einstellbar. Die Forschungsabteilung Nanobiophotonik ver- sucht die DNA-Origami-Technik mit der plasmonischen Welt durch die defi nierte Anlagerung von plasmonischen Partikeln an DNA-Grundgerüste zu verknüpfen (Abb. 1). In Zukunft sind komplexe Wellenleiterstrukturen geplant. Eine gezielte Mikrointegration solcher bottom-up Nanos- trukturen wird dabei schon beim Herstellungsprozess im Voraus geplant. Aktuelle Versuche zielen auf die mögliche Kontaktierung der DNA-Origamis mittels Dielektrophorese und guided Immobilisierung, sowie die Metallisierung der Origamis (Abb. 2). micro-/ nanotechnology

109

Abb. 1: DNA-Origami-Matrix viereckig (a), in Form von einem Smiley (b) Fig. 1: DNA-origami with square shape (a), in the shape of a smiley (b), and und speziﬁ sch mittels bottom-up Technik positionierte Metall-Nanopartikel an speciﬁ cally via the bottom-up technique positioned metal nanoparticles on the

Smiley (c). Das Schema (oben) zeigt jeweils die Topologie der DNA-Moleküle. smiley (c). The schemes (top) show the arrangement of the DNA.

Abb. 2: (a) Berechnung der Feldstärkeverteilung in einem Mikroelektrodenspalt Fig. 2: (a) Calculation of the ﬁ eld-gradient distribution in a microelectrode gap während der Dielektrophorese. (b) Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von during dielectrophoresis. (b) Fluorescence micrograph of DNA-origami integrated

DNA-Origami (Pfeil) integriert auf einer Elektrodenspitze entsprechend dem onto an electrode tip according to the theoretical maximum of the ﬁ eld-gradient. theoretischen Maximum des Feldgradienten. (c) Metallisierte Origamis erscheinen (c) Metallized origamis appear as colored dots in dark-ﬁ eld microscopy images. in Dunkelfeldkontrast als farbige Punkte. mikro-/nanotechnologie

Zellarrays optisch gepumpter Magnetometer Optically pumped magnetometers allow the measurement of the absolute value of even the smallest magnetic fi elds. Arrays of Optically Pumped Magnetometer Cells Their working principle is based on the optical properties of a vapor of paramagnetic atoms (in this case, cesium) being dependent on the magnetic fi eld that permeates the vapor. This magnetic resonance of the paramagnetic atoms, which can be measured through differences in the transmission coeffi cient of the vapor, is caused by coupling between the spin of the valence electrons and the corresponding magnetic fi eld. s. woetzel, v. schultze, r. ijsselsteijn, The production of hermetically sealed cells using s. anders, h.-g. meyer microsystem techniques as described by Liew et al. was developed further at IPHT. In addition, a new method for 110 Optisch gepumpte Magnetometer ermöglichen die Mes- fi lling these cells with highly reactive cesium and an inert sung des Absolutwertes kleinster Magnetfelder. Ihr buffer gas was tested successfully. Messprinzip beruht darauf, dass die optischen Eigenschaf- A 4-mm-thick silicon wafer serves as the starting ten eines Dampfes paramagnetischer Atome, in unserem point for cell manufacturing. In several steps, including Fall Cäsium, abhängig sind vom Magnetfeld, welches den dry-chemical deep silicon etching, mechanical ultrasonic Dampf durchsetzt. Diese magnetische Resonanz der para- processing, and a fi rst anodic bonding process with a glass magnetischen Atome wird durch die Kopplung des Spins substrate, cavities are formed in the silicon. To fi ll the

der Valenzelektronen mit dem entsprechenden magneti- cavities cesium azide (CsN3), which is dissolved in deion- schen Feld hervorgerufen und kann über Unterschiede im ized water, is pipetted. After the cavities are ﬁ lled, they are Transmissionskoefﬁ zienten des Dampfes gemessen werden. hermetically sealed with a second glass substrate using Am IPHT wurde die durch Liew et al. vorgestellte anodic bonding. Subsequently, the azide is exposed to Herstellung von hermetisch verschlossenen, mikrosystem- ultraviolet light from a KrF excimer laser. This leads to its technisch hergestellten Zellen weiterentwickelt sowie eine decomposition into metallic cesium and nitrogen, which neue Methode zum Befüllen der Zellen mit hochreaktivem serves as a buffer gas. This process allows the nitrogen Cäsium und einem inerten Puffergas erfolgreich erprobt. pressure inside the cells to be adjusted with high precision Als Ausgangspunkt für die Zellherstellung dient ein and reproducibility, which codetermines the measurement Siliziumwafer von 4 mm Dicke. In mehreren Schritten cells’ properties.

Abb. 1: Thermisch voneinander

getrennte Zellen im 2x2 Array.

Fig. 1: Cells in a 2x2 array,

thermally separated from each other. micro-/ nanotechnology

mittels trockenchemischem Siliziumtiefenätzen, mechani- Thermal separation from each other is performed by re- scher Ultraschallbearbeitung sowie einer ersten anodischen moving the silicon between the cells using a wafer saw. Bondung mit einem Glassubstrat entstehen im Silizium This leads to a formation in which the cells are lo- einseitig geschlossene Kavitäten. Für die Befüllung der cated in a ﬁ xed position to one another on a base plate of

Kavitäten wird Cäsiumazid (CsN3) genutzt, welches gelöst glass. This state allows the operation of neighboring cells in DI-Wasser pipettiert wird. Nach der Befüllung werden as a magnetometer setup, if necessary even at different die Kavitäten durch ein zweites Glassubstrat mittels ano- thermal operating conditions. dischem Bonden hermetisch verschlossen. Im Anschluss The most important characteristic of the cells is the daran wird das Azid mit ultraviolettem Licht eines KrF-Ex- noise-limited, intrinsic sensitivity Bn,int which depends not cimerlasers bestrahlt und so in metallisches Cäsium sowie only on cell design and pressure of the buffer gas, but also Stickstoff, welches als Puffergas dient, zersetzt. Diese on parameters such as power of the pump laser and RF Methode erlaubt mit hoher Genauigkeit und Reproduzier- fi eld amplitude. Thanks to a new design and its increased barkeit das Einstellen des Stickstoffdrucks in den Zellen, active volume of 50 mm³ we achieved a signifi cantly im- der die Eigenschaften der Messzellen mitbestimmt. proved intrinsic sensitivity of the cells at 200 fT/Hz1/2. 111 Die thermische Trennung voneinander erfolgt durch Entfernen des Siliziums zwischen den Zellen mit einer Wafersäge. Es entsteht ein Verband von Zellen, die sich in starr defi nierter Lage zueinander auf einer Grundplatte aus Glas befi nden. Dieser Zustand ermöglicht den Be- trieb benachbarter Zellen als Magnetometeranordnungen, wenn nötig auch mit unterschiedlichen thermischen Betriebsparametern. Wichtigste Kenngröße der Zellen ist die rauschbe- grenzte, intrinsische Empfi ndlichkeit Bn,int, die neben Zellde- sign und Puffergasdruck abhängig ist von Parametern wie Leistung des Pumplasers und RF-Feldamplitude. Dank des im neuen Design erhöhten aktiven Volumens von 50 mm³ erreichen wir mit 200 fT/Hz1/2 eine deutlich verbesserte intrinsische Empfi ndlichkeit der Zellen.

Abb. 2: Intrinsische Empﬁ ndlichkeit Bn,int einer

Zelle in Abhängigkeit von Laserpumpleistung und

RF-Feldamplitude.

Fig. 2: Intrinsic sensitivity Bn,int of a cell as a function

of pump laser power and RF ﬁ eld amplitude. mikro-/nanotechnologie

Direktes Schreiben plasmonischer Electron-beam induced deposition (EBID) makes use of the Nanostrukturen und Metamaterialien local decomposition of a metal-containing precursor gas (here: Me Au(acac) – dimethyl-gold(III)-acetyl acetonate) The Direct Writing of Plasmonic 2 under an electron beam. Upon cracking the precursor gas, Nanostructures and Metamaterials highly precise and ﬂ exible deposition of gold-containing nanostructures takes place. The versatility of EBID is demonstrated by the deposition of helices with up to 7 pitches and a diameter of 50 nm. The structures that form during decomposition of the organo-metallic precursor gas contain a matrix of carbonaceous material in which single crystal- k. höflich, r. bin yang, a. berger, line metallic nanocrystals of a few nanometers in diameter n. janunts, t. pertsch, s. christiansen are dispersed. This implies that the EBID material itself is a metamaterial. 112 Der Prozess der elektronenstrahlinduzierten Materialab- For the use of EBID structures in nano-optics ap- scheidung (EBID) verwendet die lokale Zersetzung eines plications, several strategies are pursuited:: One strategy is

metallhaltigen Vorläufergases (hier: Me2 Au(acac) – Dime- to remove the dominant carbon content using a low-tem- thyl-Gold(III)-Acetyl-Acetonat) durch einen Elektronen- perature ozone treatment. Figure 1 shows the as-deposited strahl. Durch Aufspaltung des Vorläufergases fi nden EBID structures to be modifi ed. These structures were hochpräzise und fl exible Abscheidungen von goldhaltigen directly deposited onto TEM molybdenum grids for further Nanostrukturen statt. Die Vielseitigkeit des EBID-Verfah- TEM investigations. Such TEM images show the inner rens wird durch die Abscheidung von Helizes mit bis zu 7 composition of as-deposited EBID nanostructures with the Windungen und einem Durchmesser von 50 nm demonst- gold nanocrystals embedded in the carbonaceous matrix. riert. Die Strukturen, welche während der Zersetzung des The treatment is carried out in an atomic layer organometallischen Vorläufergases entstehen, enthalten deposition (ALD) reactor at 175°C and a duration of about eine Matrix aus kohlenstoffhaltigem Material in dem three hours. The treated structures shrink compared to the monokristalline metallische Nanokristalle mit nur wenigen as-deposited structures but largely retain their functional Nanometern Durchmesser verteilt sind. Das bedeutet, dass shapes. Using this treatment multi-crystalline pure gold das EBID-Material selbst ein Metamaterial darstellt. nanostuctures with structural details smaller than 150 nm Für den Einsatz von EBID-Strukturen in Nanooptik- could be realozed, as shown in Figure 2. Anwendungen werden verschiedene Ansätze verfolgt: Ein A second strategy is to plasmonically activate the Ansatz ist die Entfernung des dominanten Kohlenstoff- nanostructures by evaporating a silver layer onto specially anteils mittels einer Niedertemperatur-Ozonbehandlung. Abbildung 1 zeigt die unveränderten abgeschiedenen EBID-Strukturen, die Strukturen wurden zwecks weiterer TEM-Untersuchungen direkt auf TEM-Molybdängitter abgeschieden. Derartige TEM-Aufnahmen zeigen die innere Zusammensetzung der unveränderten EBID-Nanostruktu- ren mit Gold-Nanokristallen eingebettet in die kohlenstoff- haltige Matrix. Die Behandlung wird in einem ALD-Reaktor (atomic layer deposition) bei 175 °C und einer Dauer von ca. Abb. 1: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen in Schrägansicht (45°) von drei Stunden durchgeführt. Die behandelten Strukturen abgeschiedenen goldhaltigen Verbund-EBID-Nanostrukturen, (a) Nadel, schrumpfen im Vergleich zu den ursprünglich abgeschiede- (b) Pfeiler und (c) Helix. nen, behalten aber weitgehend ihre funktionellen Formen. Fig. 1: Scanning electron micrographs in oblique view (45°) of as-deposited Abbildung 2 zeigt, wie mit Hilfe dieser Behandlung multi- gold-containing composite EBID nanostructures, (a) needle, (b) pillar and (c) helix. micro-/ nanotechnology

113

Abb. 2: TEM-Aufnahmen von EBID-Strukturen nach Reinigung bei 175 °C in einem

ALD-Reaktor. Nadel (a) und Pfeiler (b) wurden mit 300 Ozon-Zyklen behandelt, die 150 Zyklen für die Helix (d) enthielten einen zusätzlichen Wasserpuls. Die

Prozessdauer betrug 3 h für die Helix und 2 h 30 min. für die anderen Strukturen.

Fig. 2: TEM micrographs of EBID structures after puriﬁ cation at 175°C in an Abb. 3: Raman-Spektren eines SERS-Substrates mit EBID-Antenne, plasmonisch atomic layer deposition reactor. The needle (a) and pillar (b) were treated with aktiviert mittels einer 40 nm Silberschicht. (a) Spektrum einer Antennenregion

300 ozone cycles, the 150 cycles for the helix (d) included an additional water mit hoher Verstärkung für Polarisation entlang der Antennenachse (rot), (b) pulse. The duration of the process was 3 h for the helix and 2 h 30 min. for the Spektrum einer Substratregion, in welcher die schwache Verstärkung unempﬁ nd- other structures. lich gegenüber der Polarisationsrichtung ist.

Fig. 3: Raman spectra of a SERS substrate with EBID antenna plasmonically kristalline Nanostrukturen aus purem Gold mit Strukturde- activated with a 40 nm silver layer. (a) Spectra of an antenna region with strong tails kleiner 150 nm realisiert werden konnten. enhancement for polarization along the antenna axis (red), (b) spectra of a Ein zweiter Ansatz ist die plasmonische Aktivierung substrate region where the weak enhancement is insensitive to the direction of der Nanostrukturen durch Aufdampfen einer Silberschicht polarization. auf speziell optimierte Strukturen. Im vorliegenden Fall haben wir uns auf oberfl ächenverstärkte Raman-Streuung optimized structures. In this case we concentrated on konzentriert und Dimer-Strukturen aus freistehenden Säu- surface-enhanced Raman scattering and deposited pillar- len abgeschieden, welche nach der Silberbedampfung eine gap structures which are optimal for electric fi eld enhance- optimale Feldverstärkung gewährleisten. Die nach der Be- ment after silver evaporation. The resulting plasmonic schichtung plasmonisch aktiven Dimer-Antennen wurden antennas were tested using polarization-dependent Raman mittels polarisationsabhängigen Raman-Messungen für das measurements of highly diluted methyl violet which was Modellmolekül Kristallviolett getestet, welches hochver- spread over the substrate. The Raman spectra shown dünnt über das Substrat verteilt wurde. Die Raman-Spekt- in Figure 3 prove the capability of the EBID-based SERS ren in Abbildung 3 belegen die Wirksamkeit der plasmoni- substrate. schen Antennen des EBID-basierten SERS-Substrates. In summary, electron-beam induced depostion is Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die an extremely versatile tool with a promising future in the elektronenstrahlinduzierte Materialabscheidung ein extrem broad fi eld of nano-optics. vielseitiges Werkzeug mit einer vielversprechenden Zun- kunft auf dem weiten Gebiet der Nanooptik ist. Gefördert durch/funded by: EU Photonische Systeme bieten durch die Vielfalt der nutzba- Photonic systems offer an extremely wide fi eld of ap- System Technologie ren Spektralbereiche ein enorm breites Applikationspoten- plication due to the variety of applicable spectral ranges tial. Die technologischen Arbeiten am IPHT zielen ab auf available. The technological research and work performed System Technology die Entwicklung und Systemintegration von Sensoren und at IPHT targets the development of sensors (and their Detektoren, welche Photonen in einem breiten Frequenz- integration into systems) that detect photons directly in a spektrum direkt nachweisen oder diese als Werkzeug zur wide frequency spectrum or use them to measure depend- Messung abhängiger physikalischer Größen nutzen. Die ent physical variables. The combination of state-of-the-art Verbindung modernster Mikro- und Nano-Technologie mit micro and nanotechnology with comprehensive compe- umfangreicher Kompetenz bei der Instrumentierung ist tency in instrumentation is one of IPHT’s unique capabili- ein besonderes Merkmal des IPHT. Der Forschungsschwer- ties. The research focus has a crucial role in the realization punkt hat eine entscheidende Funktion bei der Verwirkli- of the claim ›From Ideas to Instruments.‹ chung des Anspruchs ›From Ideas to Instruments‹. Photonische Systeme bieten durch die Vielfalt der nutzba- Photonic systems offer an extremely wide fi eld of ap- System Technologie ren Spektralbereiche ein enorm breites Applikationspoten- plication due to the variety of applicable spectral ranges tial. Die technologischen Arbeiten am IPHT zielen ab auf available. The technological research and work performed System Technology die Entwicklung und Systemintegration von Sensoren und at IPHT targets the development of sensors (and their Detektoren, welche Photonen in einem breiten Frequenz- integration into systems) that detect photons directly in a spektrum direkt nachweisen oder diese als Werkzeug zur wide frequency spectrum or use them to measure depend- Messung abhängiger physikalischer Größen nutzen. Die ent physical variables. The combination of state-of-the-art Verbindung modernster Mikro- und Nano-Technologie mit micro and nanotechnology with comprehensive compe- umfangreicher Kompetenz bei der Instrumentierung ist tency in instrumentation is one of IPHT’s unique capabili- ein besonderes Merkmal des IPHT. Der Forschungsschwer- ties. The research focus has a crucial role in the realization punkt hat eine entscheidende Funktion bei der Verwirkli- of the claim ›From Ideas to Instruments.‹ chung des Anspruchs ›From Ideas to Instruments‹. system technologie

Schnelle großformatige Raman-Spektrometer: In this contribution, we introduce two innovative DuoScan Untersuchungen von multikristallinen and SWIFT Raman imaging modules developed within the Silizium-Dünnschicht-Solarzellen auf Glas European project HIGH-EF that provide signifi cant reduction by orders of magnitude of the measurement times Fast and Large-Scale Raman Spectrometer: Studies of through large area (macro-scale) mapping and high speed Multicrystalline Silicon Thin Film Solar Cells on Glass detector-stage coordination. Their potential for advanced characterization is demonstrated in the case of silicon thin fi lms on glass for solar cells. In addition to being faster than standard micro-Raman, large area Raman mapping can be used for statistical evaluation in order to improve g. sarau, a. bochmann, s. christiansen the microstructural and mechanical properties of thin fi lm solar cells and, consequently, their effi ciency with respect to the preparation conditions and the PV processing. 116 Im Rahmen des europäischen HIGH-EF-Projektes ent- DuoScan Raman imaging technology is based on a standen die beiden Raman-Imaging-Module DuoScan und combination of two scanning mirrors that scan the laser SWIFT. Durch großformatiges Mapping (auf der Makroska- beam across the sample following a user-defi ned pattern. la) und die Synchronisation von high-speed Detektor und The DuoScan module highlighted in Fig. 1 (left) can be at- Verschiebetisch wird eine signifi kant verringerte Messdau- tached to any existing Raman spectrometer without major er erzielt. Das Potential für moderne Analyseverfahren wird technical changes. The size of the resulting macro-spot is anhand von dünnen Siliziumschichten auf Glas für Solarzel- adjustable, limited only by the opening of the microscope len demonstriert. Großformatiges Raman-Mapping ist nicht objective used. The macro-spot sizes employed in the nur schneller, es kann auch für statistische Untersuchun- example shown in Fig. 2 were 30 x 30 µm2 or 100 x 100 µm2 gen verwendet werden, um die mikrostrukturellen und me- with our 50x or 10x microscope objectives. chanischen Eigenschaften von Dünnschicht-Solarzellen in The position shift map of the fi rst-order Raman peak Abhängigkeit von Herstellungsverfahren und -bedingungen of silicon provides the distribution, amount and sign of zu verbessern und damit letztlich auch ihren Wirkungsgrad. internal stresses (a, c), while the peak full-width at half Das DuoScan Raman-Imaging-Verfahren basiert auf maximum (FWHM) map relates to the distribution and der Kombination von zwei Scan-Spiegeln, welche den qualitative comparison of defect densities (b, d). In the Laserstrahl gemäß einem benutzerdefi nierten Muster über case of this sample (290 nm thick laser crystallized silicon die Probe lenken. Das in Abb. 1 (links) hervorgehobene seed layer), higher defect density (larger FWHM) regions DuoScan-Modul kann an jedes existierende Raman-Spek- develop predominantly at adjacent laser scan lines where tro meter ohne größere technische Änderungen angeschlos- irradiated areas overlap. The stress patterns in Fig. 2 (a, c) sen werden. Die Größe des resultierenden Makrospots ist are the result of the interaction between the crystal- einstellbar und lediglich durch die Öffnung des verwende- lographic-extended defects through their own intrinsic ten Mikroskopobjektives begrenzt. Die Größen der ver- stress fi elds and residual thermal stresses. Therefore, they wendeten Makrospots in dem Beispiel in Abb. 2 betrugen do not infl uence or correlate with the FWHM images in 30 x 30 µm2 bzw. 100 x 100 µm2 mit unseren 50x bzw. 10x Fig. 2 (b, d). Mikroskopobjektiven. As expected, the sharpness of the features decreases Die Abbildung der Linienverschiebung der Ramanlinie when increasing the size of the probing macro-spot from erster Ordnung von Silizium liefert die Verteilung, Amplitu- 30 x 30 µm2 to 100 x 100 µm2 due the loss of lateral resolu- de und Vorzeichen von internen Spannungen (a, c), wäh- tion; however, the spectral information is preserved. In- rend die FWHM-Abbildung (full-width at half maximum) deed, the normalized histograms in Fig. 2 (e, f) calculated sich auf die Verteilung und den qualitativen Vergleich von from the DuoScan maps show a good overlap, demonstrat- Defektdichten bezieht (b, d). Im Fall der vorliegenden Pro- ing that DuoScan can be used for large-scale mappings be (290 nm dicke laserkristallisierte Siliziumkeimschicht) without losing average information. system technology

Abb. 1: Links: Das Raman-Spektrometer mit der rot

markierten DuoScan-Einheit. Rechts: Das DuoScan

Funktionsprinzip. Es wurde ein HeNe-Laser mit einer

Anregungswellenlänge von 633 nm verwendet, was zu

einer Eindringtiefe von mehreren µm im Silizium

geführt hat, wodurch die gesamt Dicke der gezeigten

Proben gescannt wurde.

Fig. 1: Left: The Raman spectrometer with the DuoScan

unit marked in red. Right: The DuoScan working

principle. A HeNe laser with an excitation wavelength

of 633 nm was used, resulting in a penetration depth

of several µm in silicon; the entire thickness of the

samples shown was probed. 117 bilden sich Stellen mit höheren Defektdichten (höherem The acquisition time needed to probe by micro-Raman FWHM) hauptsächlich an benachbarten Laserscanlinien, scales in the order of magnitude with the macro-spot size. wo sich bestrahlte Zonen überlappen. Die Spannungs- For example, if an area of 30 x 30 µm2 is entirely probed by verteilungen in Abb. 2 (a, c) sind das Ergebnis der Wech- macro-Raman in one second, micro-Raman with a spot- selwirkung zwischen kristallographisch ausgedehnten size of 1 x 1 µm2 needs 900 seconds to cover the same area. Defekten aufgrund ihrer eigenen intrinsischen Spannungs- Adding to these capabilities the use of large step sizes felder und thermischer Restspannung [3, 4, 5]. Aus diesem equal to macro-spot sizes and of a motorized stage makes Grund beeinfl ussen sie weder die FWHM-Aufnahmen in the DuoScan Raman option suitable for large-scale charac- Abb. 2 (b, d), noch korrelieren sie mit ihnen. terization that can be applied to both fundamental studies Wie erwartet, nimmt die Schärfe der Aufnahme and in-line quality insurance in a PV factory. aufgrund des Verlustes lateraler Aufl ösung ab, wenn die Furthermore, DuoScan can be used in a step-by-step Größe des scannenden Makrospots von 30 x 30 µm2 auf mode where mapping takes place without moving the 100 x 100 µm2 erhöht wird. Die spektrale Information bleibt stage with the sample. A minimum step size of 50 nm is hingegen erhalten. Tatsächlich zeigen die normalisierten reached by defl ecting the laser beam which complements Histogramme in Abb. 2 (e, f), welche aus den DuoScan- successfully the stepping capability of the stage. This Messungen berechnet wurden, eine gute Überlappung. mode applies to Raman imaging of nanoscale objects and Dies zeigt, dass DuoScan für großformatiges Mapping ohne features. Such studies are now in progress. den Verlust von Durchschnittsinformationen geeignet ist. SWIFTTM Raman imaging technology enables ultra Die zum Scannen mittels Micro-Raman benötigte fast mapping without losing spatial resolution and thus Erfassungszeit skaliert in der Größenordnung mit der image quality. In this mode, the times needed for the Makrospotfl äche. Wird beispielsweise eine Fläche von stage to accelerate/decelerate as well as for the shutter in 30 x 30 µm2 durch Makro-Raman in einer Sekunde komplett front of the detector to open/close for each measurement gescannt, so benötigt ein Mikro-Raman-Scan bei einer point are eliminated. The breakthrough lies in continuously Spotgröße von 1 x 1 µm2 für die gleiche Fläche 900 Sekun- moving the stage/sample while keeping the shutter open den. Kombiniert man diese Fähigkeiten mit einem Ver- and measuring Raman spectra by means of high speed schiebetisch und großen Schrittgrößen entsprechend der detector-stage coordination coupled with the high optical Makrospotgröße, wird aus der DuoScan-Raman-Option eine throughput of the Raman system. geeignete Lösung für großfl ächige Analysen, wie sie in der The SWIFT option can also be used for time resolved Grundlagenforschung aber auch in der Online-Prozessüber- Raman imaging, provided the investigated processes occur wachung in Solarfabriken Anwendung fi nden. on the measurement time scale. Moreover, SWIFT can be system technologie

118 Abb. 2: DuoScan-Raman-Messungen der gleichen Fläche bei Verwendung eines Fig. 2: DuoScan Raman maps of the same area using macro-spots of 30 x 30 µm2 Makrospots von 30 x 30 µm2 (a, b) bzw. 100 x 100 µm2 (c, d). Die Schärfe der (a, b) and 100 x 100 µm2 (c, d), respectively, where the sharpness of the features

Strukturen nimmt durch den Verlust an lateraler Auﬂ ösung ab. decreases due the loss of lateral resolution. (a, c) The Raman shifts with respect

(a, c) Die Raman-Verschiebungen bezogen auf eine stressfreie Siliziumreferenz to a stress-free silicon reference are negative indicating tensile stresses. (b, d)

sind negativ, was auf Zugspannung schließen lässt. (b, d) Die FWHM-Abbildun- The FWHM maps show areas of different crystal quality related to different

gen zeigen Flächen mit unterschiedlicher Kristallqualität, was auf unterschiedli- defect densities which correlate with the laser traces as visible from the line

chen Defektdichten beruht. Diese korrelieren mit den Laserspuren, was aus der shape character of the FWHM distributions. (e, f) Statistical evaluation using

linienförmigen FWHM-Verteilung ersichtlich ist. (e, f) Die statistische Untersu- histograms for the two macro-spot sizes demonstrating that DuoScan can be

chung mittels Histogrammen für die zwei Makrospotgrößen zeigt, dass DuoScan used for large-scale mappings without losing average information.

für großformatiges Mapping verwendet werden kann, ohne Durchschnittsinforma-

tionen zu verlieren.

Zusätzlich kann das DuoScan in einem Schrittmodus combined with DuoScan, shown in Fig. 3, on a complete betrieben werden, in welchem das Mapping ohne Bewe- layered laser crystallized silicon thin ﬁ lm solar cell, result- gung des Verschiebetisches mit der Probe passiert. Eine ing in unmatched imaging capabilities of the HORIBA Jobin Mindestschrittgröße von 50 nm wird durch die Ablenkung Yvon Raman instruments. des Laserstrahls erreicht, was die Verschiebeeigenschaften The combined application of micro- and macro-Ra- des Tisches erfolgreich ergänzt. Dieser Modus eignet sich man is not limited to silicon-based solar cells, but can be für das Raman-Imaging von nanoskaligen Objekten und applied to all Raman active PV materials. In this context, it Strukturen. Derartige Untersuchungen laufen im Moment. is clear that Raman is a versatile characterization method Das SWIFTTM Raman-Imaging-Verfahren ermöglicht which can be applied both at the micro- and macro-scale ultraschnelles Mapping ohne Verlust von räumlicher Auf- to learn about the interaction between material proper- lösung bzw. der damit einhergehenden Bildqualität [6]. In ties and their optimization in relation to individual PV diesem Modus sind sämtliche Zeiten eliminiert, welche z.B. processes. der Verschiebetisch zum Beschleunigen/Bremsen oder der Shutter vor dem Detektor zum Öffnen/Schließen für jede Messung braucht. Der Ansatz hier besteht in der konti- nuierlichen Bewegung des Verschiebetisches/der Probe, während der Shutter geöffnet bleibt. Die Raman-Spektren werden durch die sehr schnelle Koordination von Detektor/ Verschiebetisch in Verbindung mit dem hohen optischen Durchsatz des Raman-Systems gemessen. system technology

Abb. 3: Linienverschiebung/Spannung und FWHM-Abbildungen gewonnen durch Fig. 3: Line shift/stress and FWHM maps obtained by (a, b) DuoScan using a 119

(a, b) DuoScan mit 30 x 30 µm2 Makrospot und (c, d) DuoScan und SWIFT. (e, f) macro-spot of 30 x 30 µm2 and by (c, d) DuoScan and SWIFT. (e, f) The statistical

Die statistische Untersuchung mittels Histogrammen zeigt, dass DuoScan in evaluation using histograms shows that DuoScan can be used in combination

Kombination mit SWIFT verwendet werden kann und ganz ähnliche Resultate with SWIFT yielding quite similar results. The slight shifts of the histograms are liefert. Die leichten Verschiebungen der Histogramme sind Gegenstand derzeitiger currently under investigation.

Untersuchungen.

Die SWIFT-Option kann auch für zeitaufgelöstes Raman- Imaging verwendet werden, vorausgesetzt die untersuchten Prozesse laufen auf der gleichen Zeitskala ab wie die Messung. Zusätzlich lassen sich SWIFT und DuoScan kom- binieren, was zu den unerreichten Imaging-Fähigkeiten der Raman-Instrumente von HORIBA Jobin Yvon führt. Abb. 3 zeigt den Einsatz an einer laserkristallisierten Silizium- Dünnschicht-Solarzelle. Die kombinierte Anwendung von Mikro- und Makro- Raman ist nicht auf siliziumbasierte Solarzellen beschränkt, sondern kann für alle Raman-aktiven PV-Materialien verwendet werden. In diesem Zusammenhang wird klar, dass die Raman-Spektroskopie ein vielseitiges Analyse- verfahren ist, welches sowohl auf der Mikro- als auch der Makroskala angewendet werden kann. Mit ihr lassen sich die Wechselwirkungen zwischen Materialeigenschaften und ihrer Optimierung in Bezug auf einzelne PV-Prozesse untersuchen.

Gefördert durch/funded by: EU system technologie

Geophysik trifft Archäologie – Together with archaeologists from the Universities of Mit dem Terra-Scanner durch die Mongolei Bonn and Ulan-Bator a second expedition to Mongolia was carried out in the fall of 2010 to fi eld test the SQUID Geophysics Meets Archaeology – terra scanner which was developed at IPHT. The geomag- Traveling Through Mongolia with the Terra Scanner netic measurement system delivered spectacular data, for example the complete mapping of lost cities built under Genghis Khan and in the Manchu period. A measurement system for high-resolution geomag- netic mapping that can also cover large areas within a short timeframe has been developed at IPHT during the s. linzen, m. schneider, s. dunkel, h.-p. baumgartl, past few years. The system is based on superconducting r. stolz, h.-g. meyer quantum interference devices (SQUIDs) – sensors that allow the highest magnetic fi eld gradient resolution even 120 Gemeinsam mit Archäologen der Universitäten Bonn und at fast moving speeds across the area to be mapped. In Ulan-Bator konnte im Herbst 2010 eine zweite Expedition combination with a non-magnetic measurement vehicle unter Einsatz des am IPHT entwickelten SQUID-Terra- that is free of metal and is pulled by an off-road vehicle Scanners in die Mongolei realisiert werden. Dabei lieferte (see Fig. 1) measurement speeds of up to 60 km/h can be das geomagnetische Meßsystem spektakuläre Daten, so reached. The area to be examined is scanned in a mean- die vollständige Kartierung versunkener Stadtanlagen, er- dering way with measurement progress ranging from one baut unter Dschingis Khan und in der späteren Mandschu- to three hectares per hour. Three SQUID gradiometers are Zeit. arranged perpendicular to the driving direction at an inter- Am IPHT Jena wurde in den letzten Jahren ein val of 50 cm, resulting in a measurement stripe of 1.5 m Meßsystem entwickelt, mit dem hochaufgelöste geoma- that can be recorded simultaneously (see Fig. 2). Because gnetische Kartierungen auch für großfl ächige Areale in of the high measurement frequency (each gradiometer kurzer Zeit realisiert werden können. Grundlage ist der delivers 1000 data points per second), the integrated Einsatz von SQUIDs (Supraleitende QUanten-Interferenz- differential GPS technology with a base station, and the Detektoren) – Sensoren, die höchste Magnetfeldgradien- purpose-developed electronics for data acquisition, the tenaufl ösung auch bei schneller Bewegung über das zu magnetic maps can be recorded at centimeter resolution kartierende Areal ermöglichen. In Kombination mit einem despite the high measurement speed. Thanks to real-time nichtmagnetischen und metallfreien Meßwagen, der von visualization of the SQUID data on a connected laptop the einem Geländewagen gezogen wird (siehe Abb. 1), können operator in the car can get a fi rst magnetic impression of so Meßgeschwindigkeiten von bis zu 60 km/h erreicht the measurement area during the scan. After measure- werden. Das zu untersuchende Areal wird mäanderförmig ment, detailed analysis of the scan yields a high-resolution mit einem Meßfortschritt zwischen einem und drei Hektar magnetic map (see Fig. 3) and an profi le (see Figs. 5 and pro Stunde gescannt. Drei SQUID-Gradiometer sind in 6) of the examined area, both of which are georeferenced einem Abstand von 50 cm senkrecht zur Fahrtrichtung and can be integrated into aerial images (see Fig. 4) or angeordnet, so dass ein 1,5 m breiter Meßstreifen gleich- combined with additional GIS data. zeitig aufgezeichnet wird (Abb. 2). Aufgrund der hohen Orkhon valley in the heart of Mongolia – an UNESCO Abtastrate (jedes Gradiometer liefert 1000 Messwerte je world heritage site since 2004 – formed the center of Sekunde), der integrierten differentiellen GPS-Technik mit several early medieval empires of nomadic horsemen. The Basisstation und der eigens entwickelten Datenerfassungs- majority of the 100 km long Orkhon valley is basically still elektronik können die magnetischen Karten trotz der hohen uncharted steppe despite the fact that the former capi- Messgeschwindigkeit mit Zentimeteraufl ösung aufgenom- tal of the Mongolian Empire Karakorum, or the capital of men werden. Bereits während des Scannens kann der the earlier Uighur Empire Karabalgasun, has meanwhile Operator im Geländewagen einen ersten magnetischen been archaeologically developed. It is the goal of the joint system technology

Eindruck vom Messareal durch Echtzeitvisualisierung der project ›Geo-Archaeology in the Steppe – Reconstruction of aufgenommenen SQUID-Daten auf dem angeschlossenen Cultural Landscapes in the Orkhon Valley, Central Mongo- Laptop gewinnen. Im Ergebnis der Detailauswertung lia,‹ which is funded by the Federal Ministry of Education nach der Messung liegt eine hochaufgelöste magnetische and Research (BMBF), to discover the region and to gain Karte (Abb. 3) sowie ein Geländeprofi l (Abb. 5 und 6) des an understanding of its settlement structure. The key to untersuchten Areals vor – beides kann sofort georeferen- their success here includes modern survey methods like ziert in Luftbilder eingebunden (Abb. 4) oder mit anderen unmanned airborne photogrammetry by the German Aero- GIS-Daten verknüpft werden. space Center (DLR) or fast, high-resolution SQUID magne- Das Orchontal im Herzen der Mongolei – seit 2004 tometry by IPHT [see also reference #190 at the appendix]. UNESCO-Welterbestätte – bildete das Zentrum mehre- Through archaeological and magnetic survey methods rer frühmittelalterlicher reiternomadischer Großreiche. an area of about 900 x 350 m2, just a few kilometers west Wenngleich die ehemalige Hauptstadt des mongolischen of Karakorum (or today’s Chachorin), could be documented Weltreiches Karakorum oder des früheren Uiguren-Reiches as a settlement from the period of the Mongolian Empire Karabalgasun inzwischen archäologisch erschlossen sind, 121 stellt der Großteil des über 100 km langen Orchontals bisher nahezu unerforschtes Steppenland dar. Diesen Raum zu erschließen und ein Verständnis für das Siedlungsge- füge zu erlangen sind Ziele des BMBF-Projektverbundes ›Geoarchäologie in der Steppe – Zur Rekonstruktion von Kulturlandschaften im Orchontal, Zentrale Mongolei‹. Dabei sind modernste Prospektionsmethoden wie die unbe- mannte luftgestützte Photogrammetrie der DLR und die hochaufl ösende & schnelle SQUID-Magnetometrie des IPHT Schlüssel zum Erfolg [vgl. hierzu Referenz Nr. 190 im Anhang]. Nur wenige Kilometer westlich von Karakorum bzw. Abb. 1: Der Terra-Scanner im Einsatz in der mongolischen Steppe. dem heutigen Chachorin entfernt konnte durch archäologi- Fig. 1: The Terra scanner at work in the Mongolian steppe. sche und magnetische Prospektion ein zirka 900 x 350 m2 großes Areal als Siedlungsplatz aus der Zeit des mongolischen Weltreiches dokumentiert werden (Objektname OOR-49). Die Gesamtfl äche wurde mit dem Terra-Scanner kartiert – Abbildung 3 zeigt den 350 x 350 m2 großen süd- lichen Teil des SQUID-Magnetogramms. Deutlich ist eine Reihe von rechtwinkligen Signaturen sichtbar – die klein- fl ächigen davon deuten auf Gebäude hin, die Funktion der ausgedehnten ist noch unklar. Aufschluss werden hier gezielte archäologische Grabungen unterstützt durch magnetische Modellierungen geben. Eine Rückrechnung der magnetischen Daten auf die Quellen ist im Inset der Abb. 3 dargestellt. Sie zeigt ein V-förmiges Profi l in 0,7–1,2 m Abb. 2: Die drei Messkanäle des Scanners. Es stehen verschiedene Kryostat- Tiefe, das ein Fundament oder einen verfüllten Graben Konfi gurationen zur Verfügung: hier enthalten die beiden äußeren jeweils drei, repräsentiert. Die hohe magnetische Suszeptibilität des der innere sechs SQUID-Gradiometer. Füllmaterials lässt auf gebrannte Ziegel oder auch Schla- Fig. 2: The three measurement channels of the scanner. Several cryostat cke schließen. Tatsächlich deuten punktuelle magnetische confi gurations are available: Here, the two outer channels contain three SQUID Signaturen (Abb. 3: blau eingekreist) auf Metallverhüttung gradiometers each, and the inner one six SQUID gradiometers. system technologie

(object name: OOR-49). The entire area was mapped using the Terra scanner – Fig. 3 shows the 350 x 350 m2- wide southern part of the SQUID magnetogram. Several rectangular signatures are clearly visible – the smaller of which indicate buildings while the function of the larger ones is still unknown. Selective archeological excavations supported by magnetic modeling will shed light on this. A backward calculation from the magnetic data to the source is displayed in the inset in Fig. 3. A V-shaped profi le at a depth of 0.7–1.2 m indicates a foundation or a fi lled trench. The high magnetic susceptibility of the fi lling material indicates baked bricks or cinder. Selected magnetic signatures (circled in blue in Fig. 3) actually indicate metal smelting 122 and medieval furnaces – surface fi ndings and the fi rst excavations have confi rmed this. Classifi cation of OOR-49 as a craft center for metalworking stands to reason as it is strategically located between Karakorum to the east Abb. 3: Teilbereich des SQUID-Magnetogramms vom Areal OOR-49. Rote and probable ore deposits in the mountains to the west. Einrahmungen markieren ausgedehnte Siedlungsstrukturen aus der Zeit des This plateau position directly at the foot of the mountains mongolischen Weltreichs – der rechteckige Ausschnitt wurde modelliert (Inset). becomes clear in Fig. 4. At the same time, two burial Weitere Beschreibung: siehe Text. mounds in the area and several satellite graves visible Fig. 3: Part of the SQUID magnetogram of the OOR-49 area. Red markings in the magnetogram (Fig. 3: green) indicate a much older indicate large settlement structures dating back to the Mongolian Empire; the settlement. The visible burial mounds were purposely rectangular section has been modeled (inset). Further description: see text. excluded from the motorized mapping (see the oval white space in the magnetogram). The mapping of a settlement dating back to the Manchu period, ca. 20 km northeast of Karakorum, began during the 2009 expedition. For the fi rst time in 2010 the Terra scanner could be utilized to its full potential on the 1.4 km2 area, which was measured within 13 days. The fi rst presentation of this palace city, designed after the Chinese ideal and probably the only one fully magnetically mapped today, impressed experts. Fig. 5 gives an overview based on the specially processed topography data from the scanner. Analysis of the measurement data collected from over 300 hectares is currently still in progress. In addition to the magnetic analysis of the large Manchu city, the Abb. 4: 3D-Georeferenzierte Einbettung des SQUID-Magnetogramms vom focus is also on the understanding of the smaller wall Areal OOR-49 in Luftbilddaten von DigitalGlobe / Google. structures (as shown in Fig. 6, for example) from Uighur Fig. 4: 3D georeferenced embedding of the SQUID magnetogram of the and Mongolian times that were charted throughout the OOR-49 area in aerial images by DigitalGlobe / Google. valley. system technology

und mittelalterliche Schmelzöfen hin – Oberﬂ ächenfunde und erste Grabungen bestätigen dies. Eine Einordnung von OOR-49 als Handwerksstadt zur Metallgewinnung liegt nahe: strategisch angelegt zwischen Karakorum im Osten und den wahrscheinlichen Erzlagerstätten in den westli- chen Gebirgszügen. Diese Terrassenlage am unmittelbaren Gebirgsfuß wird in Abb. 4 deutlich. Gleichzeitig weisen zwei im Gelände sichtbare Grabhügel und zahlreiche im Magnetogramm erkennbare Satellitengräber (Abb. 3: grün) auf eine noch deutlich ältere Vorbesiedlung des Areals hin. Die sichtbaren Grabhügel wurden bewusst von der motorisierten Kartierung ausgenommen, siehe ovale weiße Aussparungen im Magnetogramm. Bereits während der Expedition 2009 wurde mit der 123 Kartierung eines ca. 20 km nordöstlich von Karakorum gelegenen Mandschu-zeitlichen Siedlungsplatzes begonnen. Aber erst 2010 konnte der Terra-Scanner seine volle Leis- 2 tungsfähigkeit auf dem mehr als 1,4 km großen Areal, das Abb. 5: Mit dem Terra-Scanner vollständig kartierte Stadtanlage aus der in 13 Tagen vermessen wurde, ausschöpfen. Bereits die Mandschuzeit (Areal MOR-7, Topographiedaten). Die äußere Stadtbefestigung hat ersten Darstellungen dieser wohl bisher einzig vollständig eine Seitenlänge von ca. 1 km. kartierten, nach dem chinesischen Ideal angelegten Pa- Fig. 5: City structure from the Manchu period (MOR-7 area, topographic data), laststadt, beeindruckt die Fachwelt. Abbildung 5 vermittelt completely mapped with the Terra scanner. The outer city fortiﬁ cation has a einen Gesamteindruck davon anhand der speziell aufberei- lateral length of about 1 km. teten Topographiedaten des Scanners. Momentan ist die Auswertung der von über 300 Hek- tar gewonnenen Messdaten noch in vollem Gange. Neben der magnetischen Analyse der großen Mandschu-Stadt steht dabei auch das Verständnis der im gesamten Tal kartierten kleineren Uiguren- und Mongolen-zeitlichen Wallan- lagen, wie z.B. in Abbildung 6 gezeigt, im Vordergrund.

Gefördert durch/funded by: BMBF

Abb. 6: Topographie der kartierten Wallanlage MOR-79.

Seitenlänge des Walls ca. 200 m.

Fig. 6: Topography of the mapped wall structure MOR-79.

Lateral length of the wall ca. 200 m. system technologie

Zur optischen Chip-Mikroskopie Chips make both a compact, lensless microscope and an illumination unit in optical microscopes to increase resolu- Optical Chip Microscopy tion possible. LEDs and LED chips are advantageous light sources. Lensless microscopy based on interferences, so-called holographic microscopy, requires coherent light. An LED is an incoherent light source. Using an interference fi lter and a luminous-fi eld diaphragm, however, microcoherent light can be obtained. In order to determine and select a suitable degree of coherence, Young’s double-slit experiment r. riesenberg, p. petruck, m. kanka, u. hübner was developed further. An illuminated nanohole array generates multiple interferences light spot patterns. We have already reported on the creation and the properties of such 124 Chips ermöglichen ein kompaktes linsenloses Mikroskop arrays. Based on the spot diameter of the patterns and the sowie eine Beleuchtungseinheit für optische Mikroskope modulation depth, the coherence length can be obtained. zur Aufl ösungserhöhung. Such an adjustable, microcoherent LED light source offers Als Lichtquelle ist es vorteilhaft, eine LED bzw. ein LED-Chip zu nutzen. Für eine linsenlose Mikroskopie auf der Basis von Interferenzen, der holographischen Mik- roskopie, benötigt man kohärentes Licht. Eine LED stellt eine inkohärente Lichtquelle dar. Mittels Interferenzfi lter und Leuchtfeldblenden kann jedoch mikrokohärentes Licht erzeugt werden. Um einen passfähigen Kohärenzgrad zu bestimmen und einzustellen, wurde das Young’sche- Doppelspalt-Experiment weiterentwickelt. Hinter einem beleuchteten Nanohole-Array entstehen aufgrund der Viel- fachinterferenzen Lichtspot-Muster. Über die Präparation und Eigenschaften von solchen Arrays wurde bereits früher berichtet. Aus dem Spot-Durchmesser der Muster und der Modulationstiefe kann die Kohärenzlänge ermittelt werden. Eine solche einstellbare mikrokohärente LED-Lichtquelle bietet entscheidende Vorteile. Störende Interferenzen jeder Art können reduziert oder gar vermieden werden. Der Kontrast und indirekt damit auch die Aufl ösung ist erhöht. Abb. 1: Links: Die vollkohärente Beleuchtung (Kohärenzlänge > 105 µm) durch Ein aktuelles Beispiel zeigt Abb. 1. einen DPSS-Laser verursacht Kohärenzrauschen, welches die Rekonstruktion Weiterhin kann ein mit einem Pinhole-Array erzeug- beeinträchtigt. Die Bildqualität wird beträchtlich verringert. Rechts: verbesserte tes Spot-Muster direkt zur Beleuchtung von Mikroobjekten Abbildungsqualität durch mikrokohärente Beleuchtung mittels gefi lterter in einem optischen Mikroskop genutzt werden. Das Spot- LED-Beleuchtung bei einer Kohärenzlänge von 23 µm. Alle Hologramme wurden muster stellt eine strukturierte Beleuchtung dar. Die Spot- mit einer 50x / 0,7 Mikroskoplinse aufgenommen. Größen können dabei λ/2 erreichen. Durch einen ergän- Fig. 1: Left: Full coherent illumination (coherence length > 105 µm) by a DPSS zenden Scan kann die räumliche Aufl ösung λ/4 erreichen, laser causes coherent noise which impairs reconstruction. The imaging quality is also eine Aufl ösung unter dem Abbe- oder Beugungslimit, considerably reduced. Right: Enhanced image quality by microcoherent Abb. 2. Das Besondere an der Chipbeleuchtung ist, dass illumination using a fi ltered LED with a coherence length of 23 µm. All holograms die Superresolution-Mikroskopie mit einem gewöhnlichen are recorded using a 50x / 0.7 microscope lens. system technology

Objektiv arbeitet und gleichzeitig das große Gesichtsfeld critical advantages. It is possible to reduce, or even com- des ›schwachen‹ Objektivs einbringt. pletely avoid, disturbing interferences of any kind. Contrast Eine weitere ständige Teilaufgabe betrifft die Rekon- is increased, thus indirectly increasing resolution. Fig. 2 struktion des mikroskopischen Objektes aus Interferenzen shows a current example. für das linsenlose Mikroskop. Mit einer neuen Methode In addition, a spot pattern created by a pinhole array (siehe IPHT Journal 2009) konnte die den Weltstand can be used directly for the illumination of mircoobjects bestimmende Aufl ösung auf eine Beobachtungsapertur von in an optical microscope. The spot pattern represents a 0,7 erweitert werden. Die Rechenzeit für die Rekonstrukti- structured illumination. Spot sizes can reach λ/2. With a on beträgt 1 sec mit einem kommerziellen Mikroprozessor. supplemental scan the spatial resolution can reach λ/4 Mit dem LED-Chip, dem Aperturarray-Chip und einem (i.e., a resolution below the Abbe or diffraction limit) (see CCD-Chip konnte erstmalig eine Anordnung getestet wer- Fig. 2). What is special about chip illumination is that den, die potentiell in ein Handy integriert werden kann. In super-resolution microscopy works with ordinary objectives der Literatur spricht man von ›Mobile Phone based Health while, at the same time, achieving the large fi eld of view Monitoring‹. of the ›weak‹ objective. 125 Another permanent subtask is the reconstruction of the microscopic object from interferences for the lensless microscope. Using a novel method (see the IPHT Journal 2009) the world-leading resolution was able to be expanded to an observable aperture of 0.7. Using a commercial microprocessor, the calculation time for reconstruction is 1 sec. Using an LED chip, an aperture array chip, and a CCD chip a combination potentially suitable for integration into mobile phones was tested for the fi rst time. This is referred to as ›Mobile Phone based Health Monitoring‹ in literature.

Abb. 2: Oben: Bild mit Detailaufnahme von 2 µm PMMA-Kugeln, aufgenommen

mit einem kommerziellen Mikroskop mit einem Objektiv (10x / NA = 0,2).

Unten: Das gleiche Objekt mit gleichem Objektiv aufgenommen aber mittels

Multispot-Beleuchtung (erzeugt durch Pinhole-Array) und Scan. Die Auﬂ ösung

überwindet die Beugungsbegrenzung des Objektives.

Fig. 2: To p : Picture with inset of 2 µm PMMA beads taken by a commercial

microscope with a lens (10x / NA = 0.2). Bottom: Using the same lens, the

same object is imaged using multi-spot illumination generated by a pinhole

array and a scan. The resolution overcomes the diffraction limit of the lens. system technologie

Erste Feldtests mit einer Terahertz- The terahertz security camera was developed at IPHT Wärmebildkamera für Sicherheitsanwendungen and is used in the detection of suspicious objects such as weapons or explosives on persons. Compared to First Field Tests with a Terahertz Camera established methods and competing solutions this ap- for Security Applications proach promises the advantage of a better detection rate at higher throughout. Due to the passive scan principle employed this approach can be considered harmless, both medically and ethically. The camera creates an image of the heat radiation of the person to be examined in the frequency range e. heinz, t. may, g. zieger, d. born, t. krause, of around 350 GHz. For electromagnetic waves of this a. krüger, h.-g. meyer frequency clothes are transparent while concealed objects become visible as shadows. The basic principle behind 126 Die Terahertz-Sicherheitskamera ist ein im IPHT entwickel- this camera has been known for quite some time. Its tes Gerät für die Kontrolle von Personen auf verdächtige implementation, however, presents the greatest technical Objekte wie Waffen oder Sprengstoff. Gegenüber etablier- challenges due to the low energy of the radiation that is to ten Verfahren und konkurrierenden Lösungen verspricht sie den Vorteil einer besseren Erkennungsrate bei höherem Durchsatz. Ihr Einsatz ist aufgrund des verwendeten passiven Abtastprinzips sowohl gesundheitlich als auch ethisch unbedenklich. Die Kamera erzeugt ein Abbild der Wärmestrahlung der zu untersuchenden Person im Frequenzbereich um 350 GHz. Für elektromagnetische Wellen dieser Frequenz ist Kleidung transparent, während versteckte Objekte als Schatten erkennbar sind. Das Grundprinzip einer solchen Kamera ist bereits länger bekannt, die Realisierung stellt jedoch wegen der geringen Energie der zu detektierenden Strahlung höchste technische Anforderungen. Die Erzeu- gung schneller hochaufl ösender Terahertz-Wärmebilder ist erst in jüngster Zeit möglich geworden. Die Terahertz- Kamera des IPHT, im Jahre 2007 in einer ersten Variante der Öffentlichkeit vorgestellt, gehört zu den weltweit führenden Entwicklungen. Die Detektion der Strahlung erfolgt mit 20 hochempfi ndlichen supraleitenden Mikrobolometern bei einer Arbeitstemperatur von 350 mK. Damit wird eine nur noch durch das Eigenrauschen der Wärmestrahlung begrenzte maximal mögliche Empfi ndlichkeit erreicht. Die Kühlung der Sensoren erfolgt vollautomatisch mit Hilfe eines geschlossenen Kühlsystems. Für die Bildgebung wird eine Spiegel- Abb. 1: Außenansicht der Terahertz-Sicherheitskamera mit Kryostat, optik mit einem integrierten optomechanischen Scanner Optik und Scanner. verwendet. Die Kamera liefert bis zu 10 Videobilder pro Fig. 1: Outside view of the terahertz security camera with cryostat, Sekunde. Bei einer Objektentfernung von 7 bis 10 m optics, and scanner. system technology

erreicht sie eine optische Aufl ösung von 1–2 cm und eine be detected. The creation of fast, high-resolution terahertz Temperaturaufl ösung von 0,15 K bei 1 Hz Bildrate. heat images has just recently become possible. IPHT‘s Im Berichtsjahr wurden die Technik der Terahertzka- terahertz camera, the fi rst version of which was pre- mera optimiert und erste Feldtests durchgeführt. In einer sented to the public in 2007, is one of the world‘s leading Vielzahl praxisnaher Demonstrationen wurde die Kamera developments. sowohl potentiellen Anwendern und Entscheidern als auch Radiation is detected with 20 highly sensitive super- der interessierten Öffentlichkeit vorgestellt. Die Ergebnisse conducting microbolometers at a working temperature of des BMBF Verbundprojektes THZ-VIDEOCAM wurden im 350 mK, achieving maximum possible sensitivity limited Juni 2010 am Flughafen Nürnberg präsentiert. Außerdem only by the inherent noise of the thermal radiation. The fand im März 2010 eine dreiwöchige Evaluierung im Kon- sensors are cooled fully automatically with the help of a text militärischer Anwendungen in der wehrtechnischen closed-cycle cooling system. Mirror optics with an inte- Dienststelle der Bundeswehr in Meppen statt. grated opto-mechanical scanner are used for imaging. The Bei allen Tests und Demonstrationen zeigte sich die camera delivers up to 10 video frames per second. At an prinzipielle Tauglichkeit der Kamera für die anvisierten object distance of 7 to 10 m it achieves an optical resolu- 127 Einsatzfälle. Die im praktischen Betrieb gesammelten tion of 1–2 cm and a temperature resolution of 0.15 K at a Erfahrungen sowie die gewonnen Erkenntnisse über Erfor- frame rate of 1 Hz. dernisse möglicher Einsatzszenarien fl ießen in die Wei- In 2010 the technology of the terahertz camera was terentwicklung der Kamera sowie in die Optimierung der optimized and the fi rst fi eld studies were conducted. In technischen Parameter ein. Verbessert werden unter ande- many practical demonstrations the camera was presented rem die Bildqualität und die praktische Handhabbarkeit der to potential users and decision makers as well as the Kamera. Für die Zukunft wird die Weiterentwicklung des interested public. The results of the joint THZ-VIDEOCAM jetzigen Labormusters zu einem anwendungsreifen Gerät project by the Federal Ministry of Education and Research angestrebt. (BMBF) were presented in June 2010 at the airport in Nuremberg. In addition, a three-week evaluation concern- ing military applications took place in March 2010 at the Technical Center of the Federal Armed Forces in Meppen. During all these tests and demonstrations the camera proved its general suitability for the envisioned applications. The experience collected during practical operation and the insights gained into the requirements of possible application scenarios will all go into the further development of the camera as well as the optimization of technical parameters. Image quality and the practical handling of the camera are some of the aspects to be improved. The goal is to develop the current laboratory sample further into a device ready for application.

Gefördert durch/funded by: BMBF

Abb. 2: Terahertz-Bild einer Person mit versteckten Objekten (Waffenattrappe,

Sprengkörperattrappe) in einem Abstand von 8 m bei einer Bildrate von 1 Hz.

Fig. 2: Terahertz image of a person carrying concealed objects (mock weapon,

mock explosives) at a distance of 8 m and a frame rate of 1 Hz. system technologie

Radiometer-Spalt-Baugruppe für MERTIS-IR-Spektrometer

Radiometer Slit Assembly for the MERTIS IR Spectrometer

e. kessler Abb. 1: Radiometer-Chip mit aufgesetztem IR-Filter über einer Zeile

Fig. 1: Radiometer chip with IR ﬁ lter placed above one line

128 Das MERTIS-Instrument ist ein thermisches IR-Imaging- The MERTIS instrument is a thermal IR imaging spectrom- Spektrometer an Bord der geplanten ESA-Mission BepiCo- eter that will travel aboard the BepiColombo ESA mission lombo zum Merkur. to Mercury. MERTIS wird detaillierte Informationen über die MERTIS will collect detailed information about the mineralogische Zusammensetzung der Merkuroberfl äche mineralogical composition of the planet’s surface by mea- liefern, indem es die spektrale Emittanz im Spektralbe- suring the spectral emittance in the 7–14 µm range with a reich 7–14 µm mit einer hohen räumlichen und spektralen high spatial and spectral resolution. Aufl ösung misst. IPHT‘s task in cooperation with the German Aero- Aufgabe des IPHT in Kooperation mit der DLR ist space Center (DLR) is the development and manufacture of hierbei die Entwicklung und Fertigung einer Radiometer- a radiometer slit assembly as an integrated subsystem of Spalt-Baugruppe als ein integriertes Teilsystem dieses such a compact spectrometer. Kompaktspektrometers. The basic concept of the MERTIS radiometer channel Das Grundkonzept des MERTIS-Radiometerkanals ist is the placement of the radiometer chip in the focal plane die Anordnung des Radiometerchips in der Fokalebene der of the front optics. This chip consists of two thermopile Eintrittsoptik. Dieser Chip besteht aus zwei Thermopile- line arrays with 2x15 elements each on both sides of Zeilenarrays mit je 2 x 15 Elementen auf beiden Seiten an integrated slit, which serves as an optical slit for the eines integrierten Schlitzes, der als optischer Spalt für das spectrometer. Spektrometer dient. Two narrow silicon bridges in the center of the chip Zur mechanischen Unterstützung des Spaltbereiches mechanically support the slit area. These bridges allow the dienen zwei schmale Siliziumbrücken im Zentrum des integration of the slit into the carrier membrane, which Chips. Sie ermöglichen die Einarbeitung des Schlitzes in die consists of 1 µm of silicon nitride. Trägermembran aus 1 µm Siliziumnitrid. The thermopile pixels are connected on one side Dabei sind die Thermopile-Pixel einseitig mit sehr with these silicon bridges through very narrow, V-shaped schmalen, V-förmigen SiN-Stegen an diesen Siliziumbrü- SiN bars. The resulting weak thermal coupling leads to a cken befestigt, um durch die damit bewirkte schwache maximum in sensitivity (see Fig. 1). thermische Kopplung eine maximale Empfi ndlichkeit zu Each thermopile pixel, which has an area of erreichen (vgl. Abb. 1). 200 x 1100 µm2, consists of 14 thin-fi lm thermoelements

Jedes Thermopile-Pixel mit einer Fläche von made of Bi0.87Sb0.13 and Sb that are connected in series. To 200 x 1100 µm2 besteht aus 14 in Reihe geschalteten avoid cross-talk between the pixels they are thermally

Dünnschicht-Thermoelementen aus Bi0,87Sb0,13 und Sb. Zur disconnected by 50 µm wide slits in the carrier membrane Vermeidung des Übersprechens zwischen den Pixeln sind (in vacuum). Silver soot acts as an absorbent since it fea- system technology

diese durch Schlitze von 50 µm Breite in der Trägermemb- tures a high and almost constant absorption rate from the ran (im Vakuum) thermisch entkoppelt. Als Absorbermate- visible to the FIR. rial dient Silberruß, der ein hohes und nahezu konstantes An 8–14 µm bandpass fi lter is placed over one of the Absorptionsvermögen vom Sichtbaren bis in das FIR hat. two thermopile lines on ca. 50 µm tall spacer elements. Ein 8–14 µm Bandpass-Filter wird über einer der These spacers, which are made of SU-8, are directly inte- beiden Thermopile-Zeilen auf mikrostrukturtechnisch integrated onto the chip. grierten Distanzelementen aus SU-8 von ca. 50 µm Höhe The radiometer chip is glued to a specially shaped Al aufgesetzt. base plate to which the fl ex board is attached, likewise via Der Radiometerchip ist auf einer speziell geformten glue bonds. Electrical contact between the radiometer chip Al-Grundplatte aufgeklebt, an der auch das Flex-Board and the fl ex board is established through Al wirebonding. mittels Klebebonden befestigt ist. Die elektrische Kontak- A specially blackened lid with an entrance opening seals tierung zwischen Radiometerchip und Flex-Board erfolgt the slit assembly. durch Al-Drahtbonden. Ein speziell geschwärzter Deckel The sensitivity of a single pixel in vacuum is ca. 600 mit Eintrittsöffnung verschließt die Spaltbaugruppe. V/W at an inhomogeneity within the array of <2%. The 129 Die Empfi ndlichkeit des Einzelpixels im Vakuum be- resistance of the thermopiles (28–30 kOhm) and the trägt ca. 600 V/W mit einer Inhomogenität innerhalb des given pixel area result in a specifi c detectivity of 1.3 x 109 Arrays <2 %. Mit einem Widerstand der Thermopiles von cmHz1/2/W. The NETD of the radiometer system (detector 28–30 kOhm und der gegebenen Pixelfl äche ergibt sich + front end electronics) with an f/2.2 ZnSn lens is about 6 daraus eine spezifi sche Detektivität von 1,3 x 109 cmHz1/2/W. mK at room temperature, completely fulfi lling all demands Die NETD des Radiometersystems (Detektor + Front-end- that were made to the MERTIS system. Elektronik) mit einer f/2,2 ZnSe-Linse beträgt ca. 6 mK bei Raumtemperatur, womit die Forderungen an das MERTIS- System insgesamt vollständig erfüllt werden. Gefördert durch/funded by: DLR

Abb. 2: Komplette Radiometer-Spalt-Baugruppe (ohne Deckel)

Fig. 2: Entire radiometer slit assembly (without lid) system technologie

Entwicklung eines neuartigen All-in-One There is a trend in many areas toward cluster tools – the Analysewerkzeugs auf Basis eines Fokussierten- integration of formerly separated manufacturing and Ionenstrahl-/Elektronenstrahlsystems analysis techniques into one device. Within the FIBLYS EU project – where seven partners from four countries work Development of a New All-in-One Analytical Tool together coordinated by PD Dr. Silke Christiansen – the Based on Focused Ion/Electron Beam System goal is to take a major step toward an integrated device for nanotechnology based on a dual beam FIB SEM microscope. Four essential activities should be available to the users, preferably parallel to one another (see Fig. 1): a. bochmann, g. hähnel, u. urmoneit, f. oestlund, • Visualization i. utke, m. jenke, j. jiruse, u. mick, s. christiansen • Nanostructuring • Nanoanalysis 130 In vielen Bereichen ist ein Trend zu Clustertools – der • Nanomanipulation Integration von vorher getrennten Herstellungs- und Analytikprozessen in einem Gerät – zu sehen. Innerhalb To achieve this, the FIB SEM will be equipped with stan- des EU-Projektes FIBLYS – mit sieben Partnern aus vier dard components available today, such as EDX, EBSD, GIS, Ländern und koordiniert durch PD Dr. Silke Christiansen etc., preferably with an integrated control. In addition, a – soll auf Basis eines Zweistrahl FIB-SEM Mikroskop ein TOFMS for nano-SIMS, for example, and a universal scan bedeutender Schritt zu einem integriertem Gerät für die head for tip/material interactions (e.g., AFM, near-fi eld CL, Nanotechnologie gegangen werden. nano-EBIC, and nanomanipulation) are being developed Vier wesentliche Aktivitäten sollen dem Nutzer mög- and tested for the device. Furthermore, analytical methods lichst parallel zu Verfügung stehen (Abb. 1): are to be advanced and become more user friendly. This • Visualisierung includes, for example, FEBID/FIBID microstructuring, • Nano-Strukturierung nano-EBIC, near-fi eld CL, automated manipulations, and • Nano-Analytik 3D tomography by means of cyclical changes between • Nano-Manipulation FIB layer ablation and surface diagnostics through one or several of the existing analytical tools. Dazu wird das FIB-SEM bei möglichst integrierter Steue- rung zum einen mit heutigen Standardkomponenten wie EDX, EBSD, GIS u.a. ausgestattet sein. Des Weiteren wird geräteseitig ein TOFMS für z.B. nano-SIMS und ein univer- seller Scannerkopf für Spitze-Materialwechselwirkungen (z.B. AFM, near-fi eld CL, nano-EBIC und Nanomanipulation) entwickelt und getestet. Ebenso sollen Analysemethoden weiterentwickelt und nutzerfreundlich aufbereitet werden. Dazu gehören z.B. FEBID/FIBID Mikrostrukturierung, nano-EBIC, near-fi eld CL, automatisierte Manipulationen und 3D-Tomografi e durch zyklischen Wechsel von FIB Schicht- abtrag und Oberfl ächendiagnostik einer oder mehrerer der vorhandenen Analysemethoden. Eingebettet in die am IPHT angesiedelten Aktivitäten auf dem Gebiet der Siliziumdünnschichtsolarzellen wurde innerhalb des Projektes 3D-EBSD an multikristallinem Abb. 1: Das FIBLYS Multifunktionstool auf Basis eines FIB-FEM Mikroskops. Silizium entwickelt. Fig. 1: FIBLYS multi-purpose tool based on a FIB-FEM microscope.. system technology

Unter Standardbedingungen erzeugt die FIB eine zu Embedded into the silicon thin-fi lm solar cell activities at mächtige, EBSD-Messungen verhindernde amorphisierte IPHT, 3D-EBSD on multicrystalline silicon was developed Oberfl ächenschicht. Durch Untersuchung der EBSD-Signal- within the framework of this project. qualität in Abhängigkeit von FIB Energie und Einfallswinkel Under standard conditions FIB creates an amorphous konnten Rezepte für die Erzeugung EBSD fähiger Oberfl ä- surface layer that is too abundant and prevents EBSD chen gefunden werden. measurements. Studies of the EBSD signal quality as a Abbildung 2 zeigt eine fast horizontale Schnittfolge function of FIB energy and the angle of incidence led to durch eine ~1,6µm dicke Solarzelle auf Glas. Diese Zelle recipes for the creation of surfaces suitable for EBSD. wurde hergestellt, indem auf eine 300nm dicke Keim- Figure 2 shows a series of almost horizontal slices schicht (seed) eine 1,3µm dicke amorphe Siliziumschicht through a ca. 1.6 µm thick solar cell on glass. This cell was abgeschieden und durch epitaktische Festphasenkristal- manufactured by depositing a 1.3 µm thick amorphous lisation umgewandelt wurde. Die FIB-Schnitte sind hier silicon layer onto a 300 nm thick seed layer and convert- unter einem Winkel zur Oberfl äche, da Schnitte parallel ing it through epitaxial solid phase crystallization. The zu dieser eine Probenkante voraussetzen. Dadurch ist der FIB cuts were made at an angle to the surface since cuts 131 zu untersuchende Bereich frei auf der Oberfl äche wählbar, parallel to it require a sample edge. In this way, the area und durch entsprechende Datentransformation kann dieser to be examined can be freely chosen on the surface and Winkel korrigiert werden. Das Vorgehen ist schematisch the angle can be corrected by proper data transformation. in Abb. 2 oben links gezeigt. Die weiteren Bilder zeigen This method is shown schematically in the top left portion die EBSD Kristallorientierungsabbildungen (IPF – Inverse of Fig. 2. The subsequent images show EBSD crystal orien- Pole Figure) für die einzelnen Schnitte. Die Keimschicht tation maps (IPF – Inverse Pole Figure) for the individual ist zum Teil als Zwillingskristall weiter gewachsen, jedoch slices. The seed layer continued to grow partially as twin- überwächst die ursprüngliche Kristallrichtung diese wieder crystals; however, original crystal orientation grew over bis zur Oberfl äche. these twins again until they reached the surface. Solche Messungen helfen die Vorgänge während der Such measurements help to better understand and Phasenumwandlung besser zu verstehen und zu optimie- optimize the processes during the phase change – one of ren – eines von vielen möglichen Anwendungsbeispielen many application examples of the FIBLYS multi-purpose des FIBLYS Multifunktionswerkzeuges. tool.

Gefördert durch/funded by: EU

Abb. 2: 3D-EBSD: Schnittfolge durch Dünnschichtsolarzelle auf Glas.

Oben links: Prinzipskizze, Rest: EBSD Kristallorientierungsabbildungen

(IPF) der einzelnen Schnitte mit Tiefenangabe. Die Keimschicht

(seed) ist mittels Festphasenkristallisation nicht homogen durch eine

1,3µm dicke amorphe Siliziumschicht gewachsen.

Fig. 2: 3D-EBSD: Series of slices through a thin-ﬁ lm silicon solar cell

on glass. Top left: Working principal; Rest: EBSD crystal orientation

maps (IPF) of slices with depth value. A seed layer was grown

non-homogeneously through a 1.3 µm thick amorphous silicon layer

by solid phase epitaxy.

/ Σ3/Σ9 Zwillingskorngrenzen / Σ3/Σ9 twin grain boundaries system technologie

Schmalbandiger, Single-Frequency-Scheibenlaser In the last decade thin-disk lasers have proven their great und Scheibenlaser-Verstärker mit potential in almost all important fi elds of laser application erhöhter Wellenlängen-Durchstimmbarkeit für such as, for example, in micro and macro-material process- spektroskopische Anwendungen ing, medical technology, and spectroscopy. They can be both cw and pulsed operated at high brightness down Narrow-bandwidth Single-frequency Thin-disk to the femtosecond region at pulse rates up to the MHz Yb:YAG Laser and Regenerative Amplifi er with range. In addition, thin-disk lasers cover a large wave- Expanded Tunability for Spectroscopic Applications length range. To study turbulent combustion processes via laser-induced fl uorescence (LIF) a two-level kHz thin-disk laser system with a central wavelength of 1030 nm has v. wagner, w. paa been developed at IPHT. The system consists of an oscillator and a regenerative amplifi er, which makes it possible to achieve pulse energies up to 25 mJ. Due to non-linear 132 Scheibenlaser haben ihr großes Potential in der letzten De- frequency conversion, it is also possible to access the UV kade in nahezu allen wichtigen Laseranwendungsbereichen ranges around 343 nm and 258 nm, which are important wie z.B. Mikro- und Makro-Materialbearbeitung, Medizin- for fl uorescence analysis. The oscillator generates narrow- technik oder Spektroskopie eindrucksvoll unter Beweis bandwidth pulses at a duration of 10 ns and a frequency of gestellt. Sie können sowohl kontinuierlich als auch gepulst up to 4 kHz in the wavelength range from 1006–1052 nm. bis in den Femtosekunden-Zeitbereich bei Pulsraten bis in The amplifi er, however, limits the narrow-bandwidth den MHz-Bereich mit hoher Brillanz betrieben werden und tunability to 1025–1033 nm and thus suitability for high- decken dabei einen großen Wellenlängenbereich ab. Für resolution spectroscopy. Outside of this wavelength range, die Untersuchung von turbulenten Verbrennungsprozessen the amplifi ed spontaneous emission (ASE) at the central mittels laserinduzierter Fluoreszenz (LIF) ist am IPHT ein wavelength of 1030 nm dominates while the wavelength zweistufi ges kHz-Scheibenlasersystem mit einer Zentral- from the oscillator is no longer effi ciently amplifi ed. This is wellenlänge von 1030 nm entwickelt worden. Es besteht caused by the small amplifi cation of the Yb:YAG thin-disk aus einem Oszillator und einem regenerativen Verstärker, crystal used above and below this wavelength. der Pulsenergien bis zu 25 mJ ermöglicht. Durch nichtline- In order to expand the tunability of the regenerative are Frequenzwandlung ist auch der für Fluoreszenzunter- amplifi er for spectroscopy, wavelength-dependent losses suchungen wichtige UV-Bereich um 343 nm und 258 nm are purposefully introduced into the resonator of the am- zugänglich. Der Oszillator generiert schmalbandige Pulse plifi er to suppress spontaneous emission at 1030 nm. This mit einer Dauer von 10 ns und einer Frequenz von bis zu task is handled by a so-called Lyot fi lter. A Lyot fi lter is

Abb. 1: Durchstimmbereich des regenerativen Verstärkers ohne zusätzliche Fig. 1: Tunability range of the regenerative ampliﬁ er without additional losses

Verluste im Resonator (a) und mit zusätzlichen Verlusten durch ein Lyot-Filter (b). inside the resonator (a) and with additional losses caused by a Lyot ﬁ lter (b). system technology

4 kHz in einem Bereich von 1006–1052 nm. Allerdings wird a non-linear, birefringent crystal (e.g., LiNbO3), the trans- durch den Verstärker die schmalbandige Durchstimmbarkeit mission maximum of which can be shifted continuously und damit die Eignung für die hochaufl ösende Spektrosko- toward the wavelength stipulated in the LIF experiment pie auf 1025–1033 nm begrenzt. Außerhalb dieses Wellen- by rotating around its normal. In this way, only wave- längenbereiches dominiert verstärkte spontane Emission lengths for which the resonator losses are minimal or the (ASE) bei der Zentralwellenlänge von 1030 nm, während transmission of the Lyot fi lter is maximal can be amplifi ed. die durch den Oszillator vorgegebene Wellenlänge nicht Other wavelengths and thus also unwanted spontaneous mehr effi zient verstärkt wird. Die Ursache liegt in einer nur emission are successfully suppressed. geringen Verstärkung des verwendeten Scheibenkristalls By adding this optical element to the regenerative Yb:YAG ober- bzw. unterhalb dieser Wellenlänge. amplifi er the usable tunability range of the thin-disk laser Um den Durchstimmbereich des regenerativen system can be expanded to 1017–1051 nm. This means a Verstärkers für die Spektroskopie zu erweitern, werden quadrupling of the wavelength range compared to a laser nunmehr gezielt wellenlängenabhängige Verluste in den without a Lyot fi lter. Not only does this cover almost the Resonator des Verstärkers eingebracht, so dass die ver- entire tunability range of the oscillator, it also expands the 133 stärkte spontane Emission bei 1030 nm unterdrückt wird. application possibilities of the laser system to LIF mea- Diese Aufgabe übernimmt ein so genanntes Lyot-Filter. Da- surements of additional, combustion-relevant molecules bei handelt es sich um einen nichtlinearen, doppelbrechen- and molecule transitions. den Kristall (z.B. LiNbO3), dessen Transmissionsmaximum sich durch Drehung um seine Normale stufenlos zu der durch das LIF-Experiment vorgegebenen Wellenlänge verschieben lässt. Auf diese Weise können nur Wellenlängen verstärkt werden, für welche die Verluste im Resonator minimal bzw. die Transmission des Lyot-Filters maximal sind. Andere Wellenlängen und somit auch die unerwünschte spontane Emission werden erfolgreich unterdrückt. Durch den Einsatz dieses zusätzlichen optischen Elements im regenerativen Verstärker lässt sich der nutz- bare Durchstimmbereich des Scheibenlasersystems auf 1017 – 1051 nm ausweiten. Dies entspricht einer Vervierfa- chung im Vergleich zum Laser ohne Lyot-Filter, deckt damit fast den gesamten Durchstimmbereich des Oszillators ab Abb. 2: Fallturmtaugliche Version des Scheibenlasersystems am ZARM in Bremen und erweitert damit die Anwendbarkeit des Lasersystems (oben regenerativer Verstärker, unten kopfüber Seed-Laser). für LIF-Messungen an weiteren verbrennungsrelevanten Fig. 2: Version of the thin-disk laser suitable for the drop tower at ZARM, Molekülen bzw. Molekülübergängen. Bremen, Germany (top: regenerative amplifi er, bottom: upside-down seed laser).

Gefördert durch/funded by: DLR, BMBF system technologie

Bestimmung der Photolumineszenz- Silicon nanocrystals (Si NCs) possess a great potential Quantenausbeute von Silicium-Nanokristallen for use as effi cient light sources in the visible spectral range, for example, as biological markers. They feature Determining the Photoluminescence Quantum an extremely wide absorption spectrum and can basically Effi ciency of Silicon Nanocrystals be excited by any photon with an energy greater than the band gap. In addition, the emission wavelength can be altered by the size of the nanocrystals. To reach an effi cient photoluminescence (PL) the Si NCs have to be passivated well in order to prevent an energy transfer to unsaturated bonds at the surface. In the easiest case, pas- ch. mühlig, s. bublitz, w. paa, k. potrick, sivation is achieved through natural oxygen in the air. This t. schmidt, f. huisken process takes about one month. An important parameter

in monitoring passivation is the PL quantum efﬁ ciency ηPL, 134 Silicium-Nanokristalle (Si NCs) besitzen ein großes Potenti- the ratio between emitted and absorbed photons. Since al für den Einsatz als efﬁ ziente Lichtquellen im sichtbaren both factors are hard to measure, in particular over the Spektralbereich, u.a. als biologische Marker. Sie besitzen very long period of time from the beginning to the end of

ein extrem breites Absorptionsspektrum und können mit passivation, an alternative approach to determine ηPL has praktisch jedem Photon angeregt werden, dessen Energie been examined. A LID absorption measurement technique, größer als die Bandlücke ist. Weiterhin kann die Emissi- specifi cally developed at IPHT, was used for this. By the onswellenlänge durch die Größe der Nanokristalle variiert LID technique the absorbed energy of an excitation laser werden. Für das Erreichen einer effi zienten Photolumi- with λ = 405 nm, which is converted to heat, is measured neszenz (PL) müssen die Si NCs gut passiviert sein, um as a function of time. Simultaneously, PL development was einen Energietransfer auf ungesättigte Bindungen an der observed. In freshly prepared Si NCs no PL exists, and the Oberfl äche zu vermeiden. Im einfachsten Fall erfolgt die entire absorbed energy is converted to heat. The thermal Passivierung durch den natürlichen Sauerstoff in der Luft, lens that is formed inside the fused silica substrate can be wobei dieser Prozess zirka 1 Monat dauert. Ein wichtiger detected very sensitively using the LID technique (Fig. 1). Parameter zur Kontrolle der Passivierung ist die PL- As passivation progresses, PL develops. At the same time,

Quantenefﬁ zienz ηPL, das Verhältnis zwischen emittierten the heat input into the fused silica substrate is reduced und absorbierten Photonen. Da die beiden Größen schwer and so is the LID signal (see Figs. 2 and 3). Based on the messbar sind, speziell über den sehr langen Zeitraum vom stationary LID signals and PL intensities that are reached Beginn bis zum Ende der Passivierung, wurde ein alterna- it can be derived that passivation is concluded after about

Abb. 1: PL-Quantenefﬁ zienzmessung an Silicium-

Nanokristallen: (a) Probendraufsicht mit LID-Teststrahl-

ablenkung durch absorptionsinduziertes Brechzahlproﬁ l

im Quarzglassubstrat (b) Seitenansicht mit Details zur

Transmissions- und PL-Messung sowie zur LID-

Teststrahlführung

Fig. 1: PL quantum efﬁ ciency measurement on silicon

nanocrystals: (a) Top view of the sample with LID test

beam deﬂ ection through absorption-induced refractive

index proﬁ le in a fused silica substrate (b) Side view

including details on transmission and PL measurement

as well as LID test beam guidance system technology

tiver Ansatz zur Bestimmung von ηPL untersucht. Hierfür 30 days. The result of the experiments that were con- kam ein spezielles am IPHT entwickeltes LID-Absorpti- ducted together with Prof. Huisken’s ›laboratory astrophys- onsmessverfahren zum Einsatz. Dabei wird die in Wärme ics and cluster physics‹ group from the Friedrich Schiller umgewandelte absorbierte Energie eines Anregungslasers University in Jena was a high PL quantum effi ciency ηPL mit λ = 405 nm in Abhängigkeit der Zeit gemessen. Par- of about 65 percent. This indicates very high quality Si NCs allel dazu wurde die PL-Entwicklung registriert. Bei frisch manufactured by means of laser pyrolysis and an effi cient präparierten Si NCs tritt keine PL auf und die gesamte passivation of the unsaturated bonds. absorbierte Energie wird in Wärme umgewandelt. Die dadurch im Quarzglassubstrat entstehende thermische Gefördert durch/funded by: DFG Linse kann sehr sensitiv mit dem LID-Verfahren detektiert werden (Abb. 1). Im Verlauf der Passivierung entwickelt sich die PL. Im gleichen Zeitraum verringert sich der Wär- meeintrag in das Quarzglassubstrat und das LID-Signal nimmt ab (vgl. hierzu Abb. 2 und 3). Anhand der erreich- 135 ten stationären LID-Signale und PL-Intensitäten lässt sich ableiten, dass die Passivierung nach zirka 30 Tagen abgeschlossen ist. Als Resultat der gemeinsam mit Prof. Huisken’s Gruppe ›Laborastrophysik und Clusterphysik‹ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena durchgeführten Expe- rimente erhält man eine hohe PL-Quanteneffi zienz ηPL von zirka 65 Prozent. Das deutet auf eine sehr gute Qualität der über Laserpyrolyse hergestellten Si NCs sowie auf eine effi ziente Passivierung der un gesättigten Bindungen hin.

Abb. 2: (a) Absorbierte, in Wärme umgewandelte Laserleistung, gemessen in Abb. 3: (a) Integriertes PL-Signal als Funktion der Zeit (b) PL-Quantenefﬁ zienz

Abhängigkeit der Zeit mittels LID-Verfahren (b) Transmittierte Laserleistung durch ηPL als Funktion der Zeit die Si NC-Probe. Die Eingangsleistung beträgt 6,77 mW. Fig. 3: (a) Integrated PL signal as a function of time (b) PL quantum efﬁ ciency

Fig. 2: (a) Absorbed laser power, converted into heat, measured as a function of ηPL as a function of time time using LID technique (b) Laser power transmitted through the Si NC sample.

The input power is 6.77 mW. Öffentlichkeitsarbeit Public Relations Öffentlichkeitsarbeit Public Relations Das IPHT in der Öffentlichkeit IPHT in the Public Eye

›Im Osten was Neues‹ – unter diesem Motto berichtete ›What’s new in the East?‹ – This was the slogan of das ZDF Morgenmagazin im Rahmen einer Sendereihe über a series about fi ve selected institutions from the new fünf ausgewählte Einrichtungen aus den neuen Bundeslän- federal states on which the ZDF morning news reported. dern. Anlass war der zwanzigste Jahrestag der Wiederver- The occasion for this series was the 20th anniversary of 138 einigung. Einer der Beiträge widmete sich ausführlich dem the reunifi cation of Germany. One of the segments was IPHT und seiner Entwicklung vom Institut der Akade- devoted at length to IPHT and its development from an mie der Wissenschaften zu einer weltweit anerkannten academic institute of the sciences to an internationally Forschungseinrichtung mit außergewöhnlich innovativen recognized research institute with extraordinarily innova- Ideen. Der Beitrag zeugt von der Bedeutung des Institutes tive ideas. This is evidence of the Institute’s importance innerhalb der deutschen Forschungslandschaft und belegt within the German research landscape and, at the same zugleich das stetig wachsende Interesse der Öffentlichkeit time, accounts for the ever-growing interest of the public an unserer Arbeit. in our work. Gleich zu Beginn des Jahres richteten zahlreiche At the beginning of the year several national news überregionale Medien ihre Aufmerksamkeit auf das IPHT. agencies directed their attention to IPHT. The focus of Im Fokus der Berichterstattung standen die Entwicklung their reports was on the development of the passive THz der passiven THz-Sicherheitskamera und deren Einsatz- security camera and its application in the fi ght against ter- möglichkeiten im Kampf gegen den Terror. Die Financial rorism. The German Financial Times contributed an entire Times Deutschland widmete der Erfi ndung einen ganzsei- page to the invention. Comprehensive coverage followed tigen Beitrag. Es folgten ausführliche Reportagen unter an- by Spiegel online and the Handelsblatt newspaper, for derem bei Spiegel online und dem Handelsblatt. Mehrere example. Several TV networks dealt with this topic, report-

›Im Osten was Neues‹, Beitrag im ZDF Bundesforschungsministerin A. Schavan informiert sich über Trends der Biophotonik

›What’s new in the East?‹ broadcast on ZDF Federal Research Minister A. Schavan reads up about current trends in biophotonics öffentlichkeit || public

Fernsehanstalten griffen das Thema auf. In verschiedenen ing on the THz camera in various broadcasts (e.g., MDR’s Sendungen, wie zum Beispiel dem MDR Thüringen-Journal, Thüringen-Journal (Thuringian Journal), ›Quarks & Co.,‹ and ›Quarks & Co.‹ und bei ›ARD Ratgeber Technik‹ wurde über the ›ARD Ratgeber Technik‹ (Technical Guide)). die THz-Kamera berichtet. In addition to classical press relations, the public Neben der klassischen Pressearbeit ist die Organi- relations team at IHPT also organizes trade shows. The sation von Messeauftritten ein weiterer Aufgabenschwer- annual Hanover Trade Fair is one of the most important punkt der Öffentlichkeitsarbeit am IPHT. Ein wichtiger events the Institute has participated in on repeated oc- Termin im Veranstaltungskalender ist die jährlich stattfi n- casions and where it has received attention from experts, dende Hannover Messe, auf der das Institut bereits zum novices, and political delegations alike. IPHT presented wiederholten Male vertreten war und für Aufmerksamkeit applications of optical technology in medicine for the gleichermaßen bei Fachpublikum, Laien und Politikerdele- fi rst time in collaboration with the European network gationen sorgte. Erstmalig präsentierte sich das IPHT in Photonics4Life at the Medica in Düsseldorf. Zusammenarbeit mit dem europäischen Netzwerk Photo- The importance of biophotonics research to health nics4Life auf der Medica in Düsseldorf und thematisierte care in the future was recognized by Federal Secretary Einsatzmöglichkeiten optischer Technologien in der Medizin. of Research Annette Schavan. She spoke in Ulm at the Die Bedeutung der Biophotonikforschung für die 6th symposium of the biophotonics research focus of the Gesundheitsversorgung der Zukunft würdigte Bundesfor- Federal Ministry of Education and Research (BMBF). Once schungsministerin Annette Schavan. Sie sprach im Rahmen again, IPHT actively partook in the design and organiza- 139 des 6. Symposiums des BMBF-Forschungsschwerpunktes tion of the symposium. Biophotonik in Ulm. Das IPHT beteiligte sich zum wieder- The Institute regularly hosts its own events, such holten Male aktiv an der Konzeption und Organisation der as, for example, the annual nanobiophotonics symposium. Tagung. International delegations of representatives from the sci- Regelmäßig ist unser Institut Gastgeber von eigenen ences, industry, and politics are regular visitors to IPHT, Veranstaltungen, wie zum Beispiel dem jährlich stattfi n- as well as interested novices, and young researchers from denden Nanobiophotonik-Symposium. Internationale Dele- schools in the region. gationen von Vertretern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik gehören ebenso immer wieder zu Besuchern des IPHT, wie auch interessierte Laien und junge Nachwuchs- wissenschaftler aus den Schulen der Region. ›Tagesspiegel‹, 13. Januar 2010 Organisation Organization Organisation Organization organisation

Organigramm institut für photonische technologien e.v.

Organization Chart institute of photonic technology

Mitgliederversammlung Kuratorium Wissenschaftlicher Beirat Assembly of Members Supervisory Board Scientiﬁ c Advisory Council

vergl Liste S. 141 • Thüringer Ministerium • Sprecher | Chairman cf list p 141 für Bildung, Wissenschaft Dr. M. Wiechmann und Kultur MD Dr. W. Eberbach • Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie MR Dr. F. Ehrhardt • Friedrich-Schiller-Universität Jena Prorektor Prof. Dr. H. Witte • 2 gewählte Mitglieder Dr. E. Hacker, Dr. M. Heming

142 Vertreter | Deputy Vorstand Abteilungsleiterversammlung Prof. Dr. H. Bartelt Executive Committee Assembly of Departments

Wissenschaftliche Koordination • Wissenschaftlicher Verwaltung & Betriebstechnik Scientiﬁ c Coordination Direktor (Vorsitzender) Administration & Technicians Prof. Dr. H. Stafast Scientiﬁ c Director Dr. H. Dintner Prof. Dr. J. Popp Betriebsrat Works Committee Öffentlichkeitsarbeit • Kaufmännischer Direktor Public Relations Administrative Director Vorsitzende | Chairwoman D. Siegesmund, S. Hellwage F. Sondermann Dr. G. Andrä

Forschungsabteilungen | Research Departments

Spektroskopie/Bildgebung | Spectroscopy/Imaging Nanobiophotonik | Nanobiophotonics Prof. Dr. J. Popp PD Dr. W. Fritzsche Faseroptik | Fiber Optics Nanoskopie | Nanoscopy Prof. Dr. H. Bartelt PD Dr. V. Deckert Quantendetektion | Quantum Detection Halbleiter-Nanostrukturen | Semiconductor nanostructures Prof. Dr. H.-G. Meyer PD Dr. S. Christiansen Photovoltaische Systeme | Photovoltaic Systems Mikroskopie | Microscopy PD Dr. F. Falk Prof. Dr. R. Heintzmann organization

Wissenschaftlicher Beirat

Scientiﬁ c Advisory Council

Sprecher | Chairman Dr. Martin Wiechmann Carl Zeiss Meditec AG, Jena

Ehrenmitglied | Honorary Member Prof. Dr. Siegfried Methfessel Witten-Herbede

Ordentliche Mitglieder | Full Members Dipl.-Ing. Klaus Berka Analytik Jena Dr. Thomas Fehn Jenoptik L.O.S., Jena Prof. Dr. Richard Kowarschik Friedrich-Schiller-Universität, Jena Prof. Dr. Georg Kuka Fiberware GmbH, Mittweida Prof. Dr. Falk Lederer Friedrich-Schiller-Universität, Jena Prof. Dr. Bernd Rech Helmholtz-Zentrum Berlin & TU Berlin Prof. Dr. Michael Siegel Universität (TU) Karlsruhe Dr. Ulrich Simon Carl Zeiss MicroImaging AG, Jena Dr. Stephan Spaniol CeramOptec GmbH, Bonn Dr. Thomas Töpfer Lastronics GmbH, Lederhose Prof. Dr. Theo Tschudi (bis 05/2010) Darmstadt 143

2010 neu hinzugekommen | joined in 2010 Prof. Dr. Wolfgang Kiefer Würzburg organisation

Mitglieder des IPHT e.V.

Members of the Convention

Institutionelle Mitglieder | Membership of institutions Thüringer Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur, Erfurt RD Dennys Klein Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Technologie, Erfurt MR Dr. Frank Ehrhardt Stadt Jena Oberbürgermeister Dr. Albrecht Schröter Friedrich-Schiller-Universität Jena Prorektor Prof. Dr. Herbert Witte Fachhochschule Jena Rektorin Prof. Dr. Gabriele Beibst CiS Institut für Mikrosensorik e.V., Erfurt Dr. Hans-Joachim Freitag Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung e.V., Dresden Prof. Dr. Ludwig Schultz Sparkasse Jena-Saale-Holzland Herr Martin Fischer TÜV Thüringen e.V., Erfurt Herr Bernd Moser 4H Jena Engineering GmbH Herr Manfred Koch Robert Bosch GmbH, Stuttgart Dr. Achim Moritz j-ﬁ ber GmbH, Jena Herr Lothar Brehm 144 Persönliche Mitglieder | Personal members Prof. Dr. Hartmut Bartelt Institut für Photonische Technologien e.V., Jena Dr. Klaus Fischer Jena Prof. Dr. Peter Görnert Innovent e.V., Jena Frau Elke Harjes-Ecker Thüringer Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur, Erfurt Prof. Dr. Karl-August Hempel Bühl Prof. Dr. Hans Eckhardt Hoenig Erlangen Herr Bernd Krekel Commerzbank AG, Jena Prof. Dr. Siegfried Methfessel Witten-Herbede Prof. Dr. Jürgen Popp Institut für Photonische Technologien e.V., Jena Herr Frank Sondermann Institut für Photonische Technologien e.V., Jena Prof. Dr. Herbert Stafast Institut für Photonische Technologien e.V., Jena organization

Finanzen des Instituts 2010

Budget of the Institute 2010

in T€ Institutionelle Förderung (Freistaat Thüringen) Institutional Funding (Free State of Thuringia) 9.034,8 Drittmittel | Project funding 17.675,2 26.710,0

Institutionelle Förderung: Verwendung Institutional funding: use

Personalmittel | staff 4.905,1 Sachmittel | materials 2.407,6 Investitionsmittel | investments 1.722,1 9.034,8

Aufgliederung Drittmittel Categorization of Project funding

BMBF/ BMU | Federal ministry 2.778,7 145 DFG | German Research Foundation 251,3 Freistaat Thüringen | Free State of Thuringia (davon für Umstrukturierung im Rahmen von EFRE | thereof for restructuring within the framework of EFRE: 3.448,2 T€ und für Erweiterung Reinraum über Konjunkturprogramm II | and for extension of the clean room facility by the Economic Stimulus Package II: 500,0 T€) 10.007,7 EU | European Union 1.090,6 Aufträge öffentlicher Einrichtungen | Contracts of public institutions 248,6 Sonstige Zuwendungsgeber | Other fundings 387,2 Unterauftr. in Verbundprojekten | Subcontracts 563,7 FuE-Aufträge incl. wtL | R&D contracts 2.347,4 17.675,2 organisation

Personal des Institutes

Staff of the institute

Institutionelle Öffentl. Industrie Sonstige Summe Förderung Förderung Forschung Others Total Institutional Public funding Industrial funding research Wissenschaftler 29 43,18 5 77,18 Scientists 31 45 5 81 Gastwissenschaftler Visiting Scientists 5 5 Extern fi nanzierte Mitarbeiter External fi nanced Employees 16 16 Doktoranden 3,7 28,92 4,75 37,37 Doctoral Candidates 7 45 8 60 Extern fi nanzierte Doktoranden External fi nanced Doctoral Candidates 23 23 Technisches Personal 35,47 25 15,5 75,97 Technical Staff 38 26 16 80 Kaufmännisches Personal 12,97 1 2 15,97 146 Administration 13 1 3 17 Leitung 5,5 3,5 3 12 Management 5 4 4 13 Auszubildende 4 4 Trainees 4 4 Gesamtpersonal 98 121 32 48 299 Total Staff

= Vollbeschäftigungseinheiten = Personen Anhang Appendix anhang

Originalartikel 5. Bergner, Gero; Vater, Erik; Akimov, Denis; Schlücker, Sebastian; Bartelt, Hartmut; Full paper Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen ›Tunable narrow band fi lter for CARS microscopy‹ 1. Agaiby, R. M. B.; Becker, Michael; Thapa, S. B.; Laser Physics Letters 7(7), 510 (2010) Urmoneit, Uwe; Berger, Andreas; Gawlik, Annett; Sarau, George and Christiansen, Silke 6. Böhme, René; Cialla, Dana; Richter, Marc; ›Stress and doping uniformity of laser crystallized Rösch, Petra; Popp, Jürgen and Deckert, Volker amorphous silicon in thin fi lm silicon solar cells‹ ›Biochemical imaging below the diffraction limit – Journal of Applied Physics 107(5), 054312 (2010) Probing cellular membrane related structures by tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS)‹ 2. Anders, Solveig; Febvre, Pascal; Fritzsch, Ludwig; Journal of Biophotonics 3(7), 455 (2010) Il‘ichev, Evgeny; Kohlmann, Johannes; Kunert, Jürgen; Meyer, Hans Georg; Niemeyer, Jürgen; 7. Brown, C.; Tom A.; Deckert, Volker; Sergeev, Ortlepp, Thomas; Schurig, T.; Siegel, Michael; Alexander M. and Zheltikov, Alexsei M. Stolz, Ronny; Töpfer, Hannes; Zagoskin, Alexander; ›Nanobiophotonics: photons that shine their light Zorin, A. B. and Blamire, M. G on the life at the nanoscale‹ ›European roadmap on superconductive Journal of Biophotonics 3(10-11), 639 (2010) electronics – status and perspectives‹ Physica C: Superconductivity and Its Applications 8. Burkert, Alfons; Bergmann, Joachim; 470(23-24), 2079 (2010) Triebel, Wolfgang and Natura, U. ›Pulse stretcher with variable pulse length for 3. Apfel, Ulf-Peter; Troegel, Dennis; Halpin, Yvonne; excimer laser applications‹ Tschierlei, Stefanie; Uhlemann, Ute; Görls, Helmar; Review of Scientifi c Instruments 81(3), 033104 (2010) Schmitt, Michael; Popp, Jürgen; Dunne, Peter; 148 Venkatesan, Munuswamy; Coey, Michael; Rudolph, 9. Canat, Guillaume; Spittel, Ron; Jetschke, Sylvia; Manfred; Vos, Johannes G.; Tacke, Reinhold and Lombard, Laurent and Bourdon, Pierre Weigand, Wolfgang ›Analysis of the multifi lament core fi ber using the ›Models for the Active Site in [FeFe] Hydrogenase effective index theory‹ with Iron-Bound Ligands Derived from Bis-, Tris-, Optics Express 18(5), 4644 (2010) and Tetrakis(mercaptomethyl)silanes‹ Inorganic Chemistry 49(21), 10117 (2010) 10. Chernenko, T.; Matthäus, Christian; Milane, L.; Quintero, L.; Amiji, M. and Diem, M. 4. Bechelany, Mikhael; Maeder, Xavier; Riesterer, Jessica; ›Label-Free Raman Spectral Imaging of Hankache, Jihane; Lerose, Damiana; Christiansen, Intracellular Delivery and Degradation of Silke; Michler, Johann and Philippe, Laetitia Polymeric Nanoparticle Systems‹ ›Synthesis Mechanisms of Organized Gold ACS Nano 3(11), 3552 (2009) Nanoparticles: Infl uence of Annealing Temperature and Atmosphere‹ 11. Christensson, Niklas; Dietzek, Benjamin; Crystal Growth & Design 10(2), 587 (2010) Yartsev, Arkady and Pullerits, Tone ›Electronic photon echo spectroscopy and vibrations‹ Vibrational Spectroscopy 53(1), 2 (2010) appendix

12. Cialla, Dana; Petschulat, Jörg; Hübner, Uwe; 18. Deckert, Volker Schneidewind, Henrik; Zeisberger, Matthias; ›Tip-Enhanced Raman Spectroscopy‹ Mattheis, Roland; Pertsch, Thomas; Schmitt, Michael; Journal of Raman Spectroscopy 40(10), 1336 (2009) Möller, Robert and Popp, Jürgen ›Investigation on the second part of the electro- 19. Dietzek, Benjamin; Tschierlei, Stefanie; Hanf, Robert; magnetic SERS enhancement and resulting fabrica- Seidel, Sonja; Yartsev, Arkady; Schmitt, Michael; tion strategies of anisotropic plasmonic arrays‹ Hermann, Gudrun and Popp, Jürgen ChemPhysChem 11(9), 1918 (2010) ›Dynamics of charge separation in the excited-state chemistry of protochlorophyllide‹ 13. Ciobota, Valerian; Burkhardt, Eva-Maria; Schumacher, Chemical Physics Letters 492(1-3), 157 (2010) Wilm; Rösch, Petra; Küsel, Kirsten and Popp, Jürgen ›The infl uence of intracellular storage material 20. Dietzek, Benjamin; Chábrera, Pavel; Hanf, Robert; on bacterial identifi cation by means of Raman Tschierlei, Stefanie; Popp, Jürgen; Pascher, Torbjörn; spectroscopy‹ Yartsev, Arkady and Polívka, Tomas Analytical and Bioanalytical Chemistry 397(7), ›Optimal Control of 2929 (2010) Peridinin Excited-State Dynamics‹ Chemical Physics 373(1-2), 129 (2010) 14. Csáki, Andrea; Jahn, Franka; Latka, Ines; Henkel, Thomas; Malsch, Daniell; Schneider, Thomas; 21. Dillner, Ulrich Schröder, Kerstin; Schuster, Kay; Schwuchow, Anka; ›Can Thermotunneling Improve the Currently Spittel, Ron; Zopf, David and Fritzsche, Wolfgang Realized Thermoelectric Conversion Effi ciency?‹ ›Nanoparticle Layer Deposition for Plasmonic Journal of Electronic Materials 39(9), 1645 (2010) Tuning of Microstructured Optical Fibers‹ Small 6(22), 2584 (2010) 22. Dörfer, Thomas; Schumacher, Wilm; Tarcea, Nicolae; Schmitt, Michael and Popp, Jürgen 15. Culshaw, Brian; Ecke, Wolfgang; Jones, Julian; ›Quantitative mineral analysis using Raman 149 Tatam, Ralph and Willsch, Reinhardt spectroscopy and chemometric techniques‹ ›The 20th International Conference on Journal of Raman Spectroscopy 41(6), 684 (2010) Optical Fibre Sensors, OFS-20‹ Measurement Science & Technology 21(9), 090101 23. Ebert, Björn; Mielke, Olaf; Kunert, Jürgen; (2010) Stolz, Ronny and Ortlepp, Thomas ›Experimentally verifi ed design guidelines 16. Deckert-Gaudig, Tanja and Deckert, Volker for minimizing the gray zone width of ›Tip-enhanced Raman scattering (TERS) and Josephson comparators‹ high-resolution bio nano-analysis-a comparison‹ Superconductor Science and Technology 23(5), Physical Chemistry Chemical Physics 12(38), 12040 055005 (2010) (2010) 24. Fedorov, A.; Feofanov, Alexey; Macha, Pascal; 17. Deckert-Gaudig, Tanja; Rauls, Eva and Deckert, Volker Forn-Diaz, Pol; Harmans, Kees and Mooij, J. ›Aromatic Amino Acid Monolayers Sandwiched ›Strong Coupling of a Quantum Oscillator between Gold and Silver: A Combined to a Flux Qubit at its Symmetry Point‹ Tip-Enhanced Raman and Theoretical Approach‹ Physical Review Letters 105(6), 060503 (2010) Journal of Physical Chemistry C 114(16), 7412 (2010) anhang

25. Flamm, Daniel; Schmidt, Oliver A.; Schulze, Christian; 31. Glathe, Sascha; Zeisberger, Matthias; Hübner, Uwe; Borchardt, Julia; Kaiser, Thomas; Schröter, Siegmund Mattheis, Roland and Berkov, D. V. and Duparré, Michael ›Splitting of a moving transverse domain wall in ›Measuring the spatial polarization distribution a magnetic nanostripe in a transverse fi eld‹ of multimode beams emerging from passive Physical Review B 81(2), 020412 (2010) step-index large-mode-area fi bers‹ Optics Letters 35(20), 3429 (2010) 32. Glathe, Sascha; Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland and Hesse, Dietrich 26. Frazão, Orlando; Baptista, J. M.; Santos, José L.; ›Infl uence of slanted nanostripe edges on Kobelke, Jens and Schuster, Kay the dynamics of magnetic domain walls‹ ›Refractive index tip sensor based on Fabry-Perot Applied Physics Letters 97(11), 112508 (2010) cavities formed by a suspended core fi bre‹ Journal of the European Optical Society-Rapid 33. Greenberg, Y. S.; Il’ichev, Evgeny and Nori, F. Publications 4(9), 09041 (2009) ›Cooling a magnetic resonance force microscope via the dynamical back action of nuclear spins‹ 27. Frazão, Orlando; Silva, S. F. O.; Viegas, J.; Physical Review B 80(21), 214423 (2009) Baptista, Jose M.; Santos, José L.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay 34. Ha, Woosung; Lee, Sejin; Kim, Jongki; Jeong, ›All Fiber Mach-Zehnder Interferometer Based on Yoonseob; Oh, Kyunghwan; Kobelke, Jens; Schuster, Suspended Twin-Core Fiber‹ Kay; Unger, Sonja; Schwuchow, Anka and Kim, Jun Ki IEEE Photonics Technology Letters 22(17), 1300 (2010) ›A micro-structured aperture made of a hollow triangular-core fi ber for novel beam shaping‹ 28. Frazão, Orlando; Silva, Ricardo M.; Kobelke, Jens Optics Express 18(20), 20918 (2010) and Schuster, Kay ›Temperature- and strain-independent torsion 35. Ha, Woosung; Jeong, Yoonseob; Park, Jiyoung; 150 sensor using a fi ber loop mirror based on Oh, Kyunghwan; Kobelke, Jens; Schuster, Kay and suspended twin-core fi ber‹ Schwuchow, Anka Optics Letters 35(16), 2777 (2010) ›Non-phase-matched tunable band rejection in an all-solid photonic bandgap fi ber with high-index 29. Frosch, Torsten and Popp, Jürgen rods on graded-index pedestals‹ ›Structural analysis of the antimalarial drug Optics Express 18(18), 19070 (2010) halofantrine by means of Raman spectroscopy and density functional theory calculations‹ 36. Hanf, Robert; Tschierlei, Stefanie; Dietzek, Benjamin; Journal of Biomedical Optics 15(4), 041516 (2010) Seidel, Sonja; Hermann, Gudrun; Schmitt, Michael and Popp, Jürgen 30. Geernaert, Thomas; Becker, Martin; Mergo, Pawel; ›Probing the structure and Franck-Condon region Nasilowski, Tomasz; Wojcik, Jan; Urbanczyk, Waclaw; of protochlorophyllide a through analysis of the Rothhardt, Manfred; Chojetzki, Christoph; Raman and resonance Raman spectra‹ Bartelt, Hartmut; Terryn, Herman; Berghmans, Francis Journal of Raman Spectroscopy 41(4), 414 (2010) and Thienpont, Hugo

›Bragg Grating Inscription in GeO2-Doped 37. Hartung, Alexander; Brückner, Sven and Microstructured Optical Fibers‹ Bartelt, Hartmut Journal of Lightwave Technology 28(10), 1459 (2010) ›Limits of light guidance in optical nanoﬁ bers‹ Optics Express 18(4), 3754 (2010) appendix

38. Hedegaard, Martin; Krafft, Christoph; Ditzel, Henrik J.; 44. Höfl ich, Katja; Gösele, U. and Christiansen, Silke Johansen, Lene E.; Hassing, Søren and Popp, Jürgen ›Near-fi eld Investigations of ›Discriminating Isogenic Cancer Cells and Nanoshell Cylinder Dimers‹ Identifying Altered Unsaturated Fatty Acid Con- Journal of Chemical Physics 131, 164704 (2009) tent as Associated with Metastasis Status, Using K-Means Clustering and Partial Least Squares- 45. Höfl ich, Katja; Gösele, U. and Christiansen, Silke Discriminant Analysis of Raman Maps‹ »Comment on ›Are Volume Plasmons Excitable Analytical Chemistry 82(7), 2797 (2010) by Classical Light?‹ Reply« Physical Review Letters 104, 149702 (2010) 39. Heidt, Alexander M. ›Pulse preserving fl at-top supercontinuum 46. Il’ichev, Evgeny; Shevchenko, S. N.; van der Ploeg, generation in all-normal dispersion photonic Simon; Grajcar, M.; Temchenko, E. A.; Omelyanchouk, crystal fi bers‹ A. N. and Meyer, Hans Georg Journal of the Optical Society of America B-Optical ›Multiphoton excitations and inverse population in Physics 27(3), 550 (2010) a system of two fl ux qubits‹ Physical Review B 81(1), 012506 (2010) 40. Heintzmann, Rainer ›Correcting distaorted optics: back to the basics‹ 47. Kammer, Martin; Hedrich, René; Ehrlich, Hermann; Nature Methods 7(2), 108 (2010) Popp, Jürgen; Brunner, Eike and Krafft, Christoph ›Spatially resolved determination of the structure 41. Heinz, Erik; Born, Detlef; Zieger, Gabriel; May, Torsten; and composition of diatom cell walls by Raman Krause, Torsten; Krüger, Andre; Schulz, Marco; and FTIR imaging‹ Anders, Solveig; Zakosarenko, Vyacheslav; Meyer, Analytical and Bioanalytical Chemistry 398(1), 509 Hans Georg; Starkloff, Michael; Rößler, Mario; (2010) Thorwirth, Günther and Krause, Ulf ›Progress report on Safe VISITOR: 48. Kanka, Mario; Wuttig, Andreas; Graulig, Christian and 151 approaching a practical instrument for Riesenberg, Rainer terahertz security screening‹ ›Fast exact scalar propagation for an in-line Passive Millimeter-Wave Imaging Technology 7670, holographic microscopy on the diffraction limit‹ 767005 (2010) Optics Letters 35(2), 217 (2010)

42. Heinz, Erik; May, Torsten; Born, Detlef; Zieger, Gabriel; 49. Karnahl, Michael; Tschierlei, Stefanie; Kuhnt, Christian; Anders, Solveig; Thorwirth, Günther; Zakosarenko, Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; Popp, Jürgen; Vyacheslav; Schubert, Marco; Krause, Torsten; Schwalbe, Matthias; Krieck, Sven; Görls, Helmar; Starkloff, Michael; Krüger, Andre; Schulz, Marco; Heinemann, Frank W. and Rau, Sven Bauer, Frank and Meyer, Hans Georg ›Synthesis and characterization of ›Passive Submillimeter-wave Stand-off regioselective substituted tetrapyridophenazine Video Camera for Security Applications‹ ligands and their Ru(II) complexes‹ Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves Dalton Transactions 39(9), 2359 (2010) 31(11), 1355 (2010)

43. Hergt, Rudolf; Dutz, Silvio and Zeisberger, Matthias ›Validity limits of the Néel relaxation model of magnetic nanoparticles for hyperthermia‹ Nanotechnology 21, 015706 (2010) anhang

50. Kim, J. S.; Boulle, O.; Verstoep, S.; Heyne, L.; 56. Kuhnt, Christian; Karnahl, Michael; Tschierlei, Stefanie; Rhensius, J.; Klaui, M.; Heyderman, L. J.; Kronast, F.; Griebenow, Kristin; Schmitt, Michael; Schäfer, Mattheis, Roland; Ulysse, C. and Faini, G. Bernhard; Krieck, Sven; Görls, Helmar; Rau, Sven; ›Current-induced vortex dynamics and pinning Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen potentials probed by homodyne detection‹ ›Substitution-controlled ultrafast excited-state Physical Review B 82(10), 104427 (2010) processes in Ru-dppz-derivatives‹ Physical Chemistry Chemical Physics 12(6), 1357 51. Kirsch, Matthias; Schackert, Gabriele; Salzer, Reiner (2010) and Krafft, Christoph ›Raman spectroscopic imaging for in 57. Kuhnt, Christian; Tschierlei, Stefanie; Karnahl, Michael; vivo detection of cerebral brain metastases‹ Rau, Sven; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael and Analytical and Bioanalytical Chemistry 398(4), 1707 Popp, Jürgen (2010) ›Investigation of substitution effects on novel Ru-dppz complexes by Raman spectroscopy 52. Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Litzkendorf, Doris; in combination with DFT methods‹ Schwuchow, Anka; Kirchhof, Johannes; Tombelaine, Journal of Raman Spectroscopy 41(9), 922 (2010) Vincent; Bartelt, Hartmut; Leproux, Philippe; Couderc, Vincent; Labruyere, Alexis and Jamier, Raphael 58. Labruyere, Alexis; Leproux, Philippe; Couderc, Vincent; ›Highly germanium and lanthanum modiﬁ ed silica Tombelaine, Vincent; Kobelke, Jens; Schuster, Kay; based glasses in microstructured optical ﬁ bers for Bartelt, Hartmut; Hilaire, Stephane; Huss, Guillaume non-linear applications‹ and Melin, Gilles

Optical Materials 32(9), 1002 (2010) ›Structured-Core GeO2-Doped Photonic-Crystal Fibers for Parametric and 53. Kohler, J. Michael; Schleiff, Beate; Supercontinuum Generation‹ Schneider, Steffen; Boskovic, Dusan; Henkel, Thomas IEEE Photonics Technology Letters 22(16), 1259 (2010) 152 and Gross, G. Alexander ›Characterization of viscosity dependent residence 59. Lau, Katherine; Wood, B. R.; Kloepper, J. E.; time distribution in the static micromixer Statmix6‹ Paus, R. and Deckert, Volker Chemical Engineering Journal 160(3), 845 (2010) ›Distinguishing and characterizing hair follicle tissue layers using fourier transform infrared 54. Krasnoslobodtsev, Alexey V.; Portillo, Alexander spectroscopy‹ M.; Deckert-Gaudig, Tanja; Deckert, Volker and Experimental Dermatology 19(2), 223 (2010) Lyubchenko, Yuri L. ›Nanoimaging for prion related diseases‹ 60. Lerose, Damiana; Bechelany, Mikhael; Philippe, Prion 4(4), 265 (2010) Laetitia; Michler, Johann and Christiansen, Silke ›Ordered arrays of epitaxial silicon nanowires 55. Kuhn, Vincent; Unger, Sonja; Jetschke, Sylvia; produced by nanosphere lithography and Kracht, Dietmar; Neumann, Jörg; Kirchhof, Johannes chemical vapor deposition‹ and Weßles, Peter Journal of Crystal Growth 312(20), 2887 (2010) ›Experimental Comparison of Fundamental Mode Content in Er:Yb-Codoped LMA Fibers with Multiﬁ lament- and Pedestal-Design Cores‹ Journal of Lightwave Technology 28(22), 3212 (2010) appendix

61. Lindner, Eric; Canning, John; Chojetzki, Christoph; 67. Martincek, Ivan; Pudis, Dusan; Kacik, Daniel and Brückner, Sven; Becker, Martin; Rothhardt, Manfred Schuster, Kay and Bartelt, Hartmut ›Volume Fraction Determination of ›Thermal regenerated Type IIa Fiber Bragg Binary Liquid Mixtures by Measurement Gratings for Ultra-High Temperature Operation‹ of the Equalization Wavelength‹ Optics Communications 284(1), 183 (2011) Sensors 10(8), 7082 (2010)

62. Macha, Pascal; van der Ploeg, Simon; Oelsner, Gregor; 68. Mielke, Olaf; Ortlepp, Thomas; Kunert, Jürgen; Il’ichev, Evgeny; Meyer, Hans Georg; Wuensch, Stefan Meyer, Hans Georg and Töpfer, Hannes and Siegel, Michael ›Controlled initialization of superconducting ›Losses in coplanar waveguide resonators at π-phaseshifters and possible applications‹ millikelvin temperatures‹ Superconductor Science and Technology 23(5), Applied Physics Letters 96(6), 062503 (2010) 055003 (2010)

63. Maeder, Xavier; Niederberger, C.; Christiansen, Silke; 69. Miljkovic, Milos; Chernenko, Tatyana; Bochmann, Arne; Andrä, Gudrun; Gawlik, Annett; Romeo, Melissa J.; Bird, Benjamin; Falk, Fritz and Michler, Johannes Matthäus, Christian and Diem, Max ›Microstructure and lattice bending in ›Label-free imaging of human cells: polycrystalline laser-crystallized silicon thin ﬁ lms algorithms for image reconstruction of for photovoltaic applications‹ Raman hyperspectral datasets.‹ Thin Solid Films 519(1), 58 (2010) Analyst 135(8), 2002 (2010)

64. Malsch, Daniell; Gleichmann, Nils; Kielpinski, Mark; 70. Minardi, S.; Eilenberger, F.; Kartashov, Y. V.; Szameit, Mayer, Günter; Henkel, Thomas; Müller, Dirk; van A.; Röpke, Ulrich; Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Steijn, Volkert; Kleijn, Chris R. and Kreutzer, Michiel T. Bartelt, Hartmut; Nolte, S.; Torner, L.; Lederer, Falk; ›Dynamics of droplet formation at Tünnermann, Andreas and Pertsch, Thomas 153 T-shaped nozzles with elastic feed lines‹ ›Three-Dimensional Light Bullets in Microfl uidics and Nanofl uidics 8(4), 497 (2010) Arrays of Waveguides‹ Physical Review Letters 105(26), 263901 (2010) 65. Mariani, Melissa; Day, Philip J. R. and Deckert, Volker ›Applications of modern micro-Raman 71. Muck, Alexander; Stelzner, Thomas; Hübner, Uwe; spectroscopy for cell analyses‹ Christiansen, Silke and Svatos, Ales Integrative Biology 2(2-3), 94 (2010) ›Lithographically patterned silicon nanowire arrays for matrix free LDI-TOF/MS analysis of lipids‹ 66. Mariani, Melissa; Maccoux, Lindsey; Lab on A Chip 10(3), 320 (2010) Matthäus, Christian; Diem, Max; Hengstler, Jan and Deckert, Volker 72. Mühlig, Christian; Triebel, Wolfgang; ›Micro-Raman Detection of Stafast, Herbert and Letz, M. Nuclear Membrane Lipid Fluctuations in ›Infl uence of Na-related defects on

Senescent Epithelial Breast Cancer Cells‹ ArF laser absorption in CaF2‹ Analytical Chemistry 82(10), 4259 (2010) Applied Physics B: Lasers and Optics 99(3), 525 (2010) anhang

73. Neugebauer, Ute; Bocklitz, Thomas; Kurz, Christian; 79. Ortac, B.; Limpert, J.; Jetschke, Sylvia; Unger, Sonja; Thielecke, Hagen; Clement, Joachim H.; Hochhaus, A.; Reichel, Volker; Kirchhof, Johannes and Tünnermann, Krafft, Christoph and Popp, Jürgen Andreas ›A new approach towards the detection and ›High-energy soliton pulse generation with identifi cation of circulating tumour cells‹ a passively mode-locked Er/Yb-doped Onkologie 33(Suppl. 6), 54 (2010) multifi lament-core large-mode-area fi ber laser‹ Applied Physics B: Lasers and Optics 98(1), 27 (2010) 74. Neugebauer, Ute; Clement, Joachim H.; Bocklitz, Thomas; Krafft, Christoph and Popp, Jürgen 80. Ortlepp, Thomas; Mielke, Olaf; Kunert, Jürgen ›Identifi cation and differentiation of and Töpfer, Hannes single cells from peripheral blood by ›Improved operation range of Raman spectroscopic imaging‹ digital superconductive electronics by Journal of Biophotonics 3(8-9), 579 (2010) implementing passive phaseshifters‹ Physica C: Superconductivity and Its Applications 470, 75. Neugebauer, Ute; Bocklitz, Thomas; 1955 (2010) Clement, Joachim H.; Krafft, Christoph and Popp, Jürgen 81. Pal, Atasi; Dhar, Anirban; Das, Shyamal; ›Towards Detection and Identifi cation of Circulating Annapurna, K.; Schwuchow, Anka; Sun, Tong; Tumour Cells using Raman Spectroscopy‹ Grattan, Kenneth and Sen, Ranjan Analyst 135(12), 3178 (2010) ›Energy-transfer parameters in a Tm/Yb doped single mode silica fi ber‹ 76. Oelsner, Gregor; van der Ploeg, Simon; Journal of the Optical Society of America B-Optical Macha, Pascal; Hübner, Uwe; Born, Detlef; Physics 27 (12), 2714 (2010) Anders, Solveig; Il’ichev, Evgeny; Meyer, Hans Georg; Grajcar, Miroslav; Wuensch, Stefan; Siegel, Michael; 82. Petruck, Paul; Riesenberg, Rainer and 154 Omelyanchouk, A. N. and Astafi ev, Oleg Kowarschik, Richard ›Weak continuous monitoring of ›Sensitive Measurement of a fl ux qubit using coplanar waveguide resonator‹ Partial Coherence Using a Pinhole Array‹ Physical Review B 81(17), 172505 (2010) TM-TECHNISCHES MESSEN 77(9), 473 (2010)

77. Omelyanchouk, A. N.; Savel’ev, S.; Zagoskin, A. M.; 83. Petschulat, Jörg; Cialla, Dana; Janunts, Norik; Il’ichev, Evgeny and Nori, F. Rockstuhl, Carsten; Hübner, Uwe; Möller, Robert; ›Noise-induced quantum coherence and persistent Schneidewind, Henrik; Mattheis, Roland; Rabi oscillations in a Josephson fl ux qubit‹ Popp, Jürgen; Tünnermann, Andreas; Lederer, Falk Physical Review B 80(21), 212503 (2009) and Pertsch, Thomas ›Doubly resonant optical nanoantenna arrays 78. Omelyanchouk, A. N.; Shevchenko, S. N.; for polarization resolved measurements of Greenberg, Yascha; Astafi ev, Oleg and Il’ichev, Evgeny surface-enhanced Raman scattering‹ ›Quantum behavior of a Optics Express 18(5), 4184 (2010) fl ux qubit coupled to a resonator‹ Fizika Nizkikh Temperatur (Low Temperature Physics) 36(10-11), 1117 (2010) appendix

84. Pinto, A. M. R.; Frazao, O.; Santos, J. L.; 89. Pshenay-Severin, Ekaterina; Setzpfandt, Frank; Lopez-Amo, M.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay Helgert, Christian; Hübner, Uwe; Menzel, Christoph; ›Interrogation of a Suspended-Core Fabry-Perot Chipouline, Arkadi; Rockstuhl, Carsten; Tünnermann, Temperature Sensor Through a Dual Wavelength Andreas; Lederer, Falk and Pertsch, Thomas Raman Fiber Laser‹ ›Experimental determination of the Journal of Lightwave Technology 28(21), 3149 (2010) dispersion relation of light in metamaterials by white-light interferometry‹ 85. Presselt, Martin; Schnedermann, Christoph; Journal of the Optical Society of America B-Optical Müller, Michael; Schmitt, Michael and Popp, Jürgen Physics 27(4), 660 (2010) ›Derivation of Correlation Functions to Predict Bond Properties of Phenyl-CH Bonds Based on 90. Schermelleh, Lothar; Heintzmann, Rainer and Vibrational and 1H NMR Spectroscopic Quantities‹ Leohardt, Heinrich Journal of Physical Chemistry A 114(37), 10287 (2010) ›A guide to super-resolution ﬂ uorescence microscopy‹ 86. Presselt, Martin; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; Journal of Cell Biology 190(2), 165 (2010) Rau, Sven; Winter, Andreas; Jäger, Michael; Schubert, Ulrich S. and Popp, Jürgen 91. Schultze, Volkmar; IJsselsteijn, Robbert and ›A Concept to Tailor Electron Delocalization: Meyer, Hans Georg Applying QTAIM Analysis to Phenyl-Terpyridine ›Noise reduction in optically pumped Compounds.‹ magnetometer assemblies‹ Journal of Physical Chemistry A 114(50), 13163 (2010) Applied Physics B: Lasers and Optics 100(4), 717 (2010) 87. Prikhna, Tatiana; Gawalek, Wolfgang; Savchuk, Yaroslav; Sergienko, N. V.; Moschil, V. E.; Sokolovsky, 92. Schwalbe, Matthias; Karnahl, Michael; V.; Vajda, I.; Tkach, V. N.; Karau, F. and Eisterer, M. Tschierlei, Stefanie; Uhlemann, Ute; Schmitt, Michael; ›Nanostructural Superconducting Materials for Fault Dietzek, Benjamin; Popp, Jürgen; Groake, Robert; 155 Current Limiters and Cryogenic Electrical Machines‹ Vos, Johannes G. and Rau, Sven Acta Physica Polonica A 117(1), 7 (2010) ›The switch that wouldn‘t switch – unexpected luminescence from a 88. Prikhna, Tatiana; Gawalek, Wolfgang; Savchuk, ruthenium(II)-dppz-complex in water‹ Yaroslav; Tkach, Vasiliy; Danilenko, Nikolay; Dalton Transactions 39(11), 2768 (2010) Wendt, Michael; Dellith, Jan; Weber, Harold; Eisterer, Michael; Moshchil, Viktor; Sergienko, Nina; 93. Siebert, Ronald; Winter, Andreas; Schubert, Ulrich S.; Kozyrev, Artem; Nagorny, Peter; Shapovalov, Andey; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Melnikov, Vladimir; Dub, Sergey; Litzkendorf, Doris; ›Excited-State Planarization as Free Barrierless Habisreuther, Tobias; Schmidt, Christa; Mamalis, Motion in a π-Conjugated Terpyridine‹ Athanasios; Sokolovsky, Vladimir; Sverdun, Vladimir; Journal of Physical Chemistry C 114(14), 6841 (2010) Karau, Fridrich and Starostina, Alexandra ›Higher borides and oxygen-enriched Mg-B-O inclusions as possible pinning centers in nanostructural magnesium diboride and the inﬂ uence of additives on their formation‹ Physica C: Superconductivity and Its Applications 470(19), 935 (2010) anhang

94. Siebert, Ronald; Winter, Andreas; Dietzek, Benjamin; 100. Stöckel, Stephan; Schumacher, Wilm; Meisel, Susann; Schubert, Ulrich S. and Popp, Jürgen Elschner, M.; Rösch, Petra and Popp, Jürgen ›Dual Emission from Highly Conjugated ›Raman Spectroscopy-Compatible Inactivation 2,2’ :6’ :2’’ -Terpyridine Complexes – Method for Pathogenic Endospores‹ A Potential Route to White Emitters‹ Applied and Environmental Microbiology 76(9), 2895 Macromolecular Rapid Communications 31(9-10), (2010) 883 (2010) 101. Strauss, Alexander; Jauernig, Uta; Reichel, Volker and 95. Sivakov, Vladimir; Voigt, Felix; Berger, Andreas; Bartelt, Hartmut Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke ›Generation of green light in a thermally poled ›Roughness of silicon nanowire sidewalls and silica ﬁ ber by quasi-phase-matched second room temperature photoluminescence‹ harmonic generation‹ Physical Review B 82(12), 125446 (2010) Optik 121(5), 490 (2010)

96. Sivakov, Vladimir; Brönstrup, Gerald; Pecz, Bela; 102. Strelau, Katharina K.; Kretschmer, Robert; Berger, Andreas; Radnoczi, György Zoltán; Möller, Robert; Fritzsche, Wolfgang and Popp, Jürgen Krause, Michael and Christiansen, Silke ›SERS as tool for the analysis of DNA-chips in ›Realization of Vertical and Zigzag a microﬂ uidic platform‹ Single Crystalline Silicon Nanowire Architectures‹ Analytical and Bioanalytical Chemistry 396(4), 1381 Journal of Physical Chemistry C 114(9), 3798 (2010) (2010)

97. Sivakov, Vladimir; Höfl ich, Katja; Becker, Michael; 103. Strelau, Katharina K.; Schüler, Thomas; Möller, Robert; Berger, Andreas; Stelzner, Thomas; Elers, Kai Erik; Fritzsche, Wolfgang and Popp, Jürgen Pore, Viljami; Ritala, Mikko and Christiansen, Silke ›Novel Bottom-Up SERS Substrates for ›Silver Coated Platinum Core-Shell Nanostructures Quantitative and Parallelized Analytics‹ 156 on Etched Si Nanowires: Atomic Layer Deposition ChemPhysChem 11(2), 394 (2010) (ALD) Processing and Application in SERS‹ ChemPhysChem 11(9), 1995 (2010) 104. Treffer, Regina and Deckert, Volker ›Recent advances in single-molecule sequencing‹ 98. Stanca, S. E.; Nietzsche, S.; Fritzsche, Wolfgang; Current Opinion in Biotechnology 21(1), 4 (2010) Cranfi eld, C. G. and Biskup, C. ›Intracellular ion monitoring using a gold-core 105. Trupp, Sabine; Alberti, Martin; Carofi glio, Tommaso; polymer-shell nanosensor architecture‹ Lubian, Elisa; Lehmann, Hartmut; Nanotechnology 21(5), 055501 (2010) Heuermann, Rüdiger; Yacoub-George, Erwin; Bock, Karl Heinz and Gerhard, J. Mohr 99. Stepankova, Helena; Kouril, Karel; Chlan, Vojtech; ›Development of pH-sensitive indicator dyes Görnert, Peter; Müller, Robert and Stepanek, Josef for the preparation of micro-patterned optical ›Internal magnetic fi elds in submicron particles of sensor layers‹ barium hexaferrite detected by Fe-57 NMR‹ Sensors and Actuators B: Chemical 150(1), 206 (2010) Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322(9–12), 1323 (2010) appendix

106. Tschierlei, Stefanie; Karnahl, Michael; Presselt, Martin; 111. Wang, Yiping; Bartelt, Hartmut; Ecke, Wolfgang; Dietzek, Benjamin; Guthmuller, Julian; Gonzalez, Mörl, Klaus; Lehmann, Hartmut; Schröder, Kerstin; Leticia; Schmitt, Michael; Rau, Sven and Popp, Jürgen Willsch, Reinhardt; Kobelke, Jens; Rothhardt, ›Photochemical Fate: Manfred; Spittel, Ron; Shan, Liye; Brückner, Sven;

The First Step Determines Efﬁ ciency of H2 Jin, Wei; Tan, Xialing and Jin, Long Formation with a Supramolecular Photocatalyst‹ ›Thermo-Optic Switching Effect Based on Angewandte Chemie International Edition 49(23), Fluid-Filled Photonic Crystal Fiber‹ 3981 (2010) IEEE Photonics Technology Letters 22(3), 164 (2010)

107. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Akimov, Denis; Latka, 112. Weißﬂ og, Ina; Vogler, Nadine; Akimov, Denis; Dellith, Ines; Krafft, Christoph; Bendsoe, Niels; Svanberg, Andrea; Schachtschabel, Doreen; Svatos, Ales; Boland, Katarina; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Wilhelm; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen ›Multimodal imaging to study the ›Toward in Vivo Chemical Imaging of morphochemistry of basal cell carcinoma‹ Epicuticular Waxes‹ Journal of Biophotonics 3(10-11), 728 (2010) Plant Physiology 154(2), 604 (2010)

108. Vogler, Nadine; Bocklitz, Thomas; Mariani, Melissa; 113. Wicker, Kai and Heintzmann, Rainer Deckert, Volker; Markova, Aneta; Schelkens, Peter; ›Single-shot optical sectioning using Rösch, Petra; Akimov, Denis; Dietzek, Benjamin and polarization-coded structured illumination‹ Popp, Jürgen Journal of Optics 12(8), 084010 (2010) ›Separation of CARS image contributions with a Gaussian mixture model‹ 114. Wuttig, Andreas; Kanka, Mario; Kreuzer, Hans Jürgen Journal of the Optical Society of America A 27(6), 1361 and Riesenberg, Rainer (2010) ›Packed domain Rayleigh-Sommerfeld wavefi eld propagation for large targets‹ 109. Wagner, Volker; Paa, Wolfgang; Knappe, Christoph Optics Express 18(26), 27036 (2010) 157 and Triebel, Wolfgang ›Extending the narrow-bandwidth tunability of 115. Zeh, Christoph; Spittel, Ron; Unger, Sonja; Optiz, Jörg; a thin disk Yb:YAG laser regenerative amplifi er‹ Köhler, Bernd; Kirchhof, Johannes; Bartelt, Hartmut Applied Optics 49(6), 1020 (2010) and Eng, Lukas ›Polarization mode preservation in elliptical index 110. Walter, Angela; Erdmann, Susann; Bocklitz, Thomas; tailored optical fi bers for apertureless scanning Jung, Elke-Martina; Vogler, Nadine; Akimov, Denis; near-fi eld optical microscopy‹ Dietzek, Benjamin; Rösch, Petra; Kothe, Erika and Applied Physics Letters 97(10), 103108 (2010) Popp, Jürgen ›Analysis of the cytochrome distribution via linear 116. Zhang, Dongfeng; Breguet, Jean Marc; and nonlinear Raman spectroscopy‹ Clavel, Reymond; Sivakov, Vladimir; Christiansen, Silke Analyst 135(5), 908 (2010) and Michler, Johann ›Electron Microscopy Mechanical Testing of Silicon Nanowires Using Electrostatically Actuated Tensile Stages‹ Journal of Microelectromechanical Systems 19(3), 663 (2010) anhang

Referierte Konferenzbeiträge 122. Bartelt, Hartmut; Lehmann, Hartmut; Willsch, Reinhardt; Spittel, Ron; Mörbitz, Julia Peer Review Conference Proceedings and Balakrishnan, Muralidharan ›Enhanced functionality by selective fi lling of 117. Ahrentorp, Fredrik; Jonasson, Christian; Blomgren, microstructured optical fi bers‹ Jakob; Astalan, Andrea; Mefford, Olin T.; Yan, Minhao; Proceedings of SPIE SOF01, SOF01-04 (2010) Courtois, Jeremie; Berret, Jean-Francois; Fresnais, Jerome; Sandre, Olivier; Dutz, Silvio; Müller, Robert 123. Becker, Martin; Brückner, Sven; Lindner, Eric; and Johansson, Christer Rothhardt, Manfred; Unger, Sonja; Kobelke, Jens; ›Sensitive High Frequency AC Susceptometry of Schuster, Kay and Bartelt, Hartmut Magnetic Nanoparticle Systems‹ ›Fiber Bragg grating inscription with UV AIP: Conference Proceedings (8th International femtosecond exposure and two beam interference Conference on the Scientifi c and Clinical Applications for fi ber laser applications‹ of Magnetic Carriers) 1311, 213 (2010) Proceedings of SPIE 7750, 775015 (2010)

118. Andrä, Gudrun; Bergmann, Joachim; Gawlik, Annett; 124. Becker, Martin; Rothhardt, Manfred; Lindner, Eric; Höger, Ingmar; Schmidt, Thomas; Falk, Fritz; Brückner, Sven and Bartelt, Hartmut Burghardt, Berthold and Eberhardt, Gabriele ›Fiber Bragg grating inscription in rare-earth doped ›Laser Induced Crystallization Process for germanium-free ﬁ bers for ﬁ ber laser applications Multicrystalline Silicon Thin Film Solar Cells‹ with two beam interference and a sub-ps deep- 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference ultraviolet laser source‹ Proceedings, 3538 (2010) Proceedings of SPIE 7721A, 7721A-2 (2010)

119. Andrä, Gudrun; Sensfuss, Stefﬁ ; Sivakov, Vladimir; 125. Becker, Martin; Rothhardt, Manfred; Schröder, Kerstin; Eisenhawer, Björn; Dellith, Andrea; Scheffel, Andy Bartelt, Hartmut; Voigt, H.; Teubner, Sebastian; 158 and Falk, Fritz Luepke, Thomas and Thieroff, Christoph ›Hybrid Solar Cells Based on Silicon Nanowires ›Fiber-Optical High-Resolution Esophagus Manome- and Semiconducting Polymers‹ try Based on Drawing-Tower Fiber Bragg Gratings‹ 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference ADVANCES in SENSORS, SIGNALS and MATERIALS, 41 Proceedings, 819 (2010) (2010)

120. Aref, S. H.; Zibaii, M. I.; Kheiri, M.; Porbeyram, H.; 126. Borzycki, Krzysztof; Kobelke, Jens; Latifi , H.; Frazao, O.; Araujo, F. M.; Ferreira, L. A.; Schuster, Kay and Wojcik, Jan Sanos, J. L.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay ›Arc fusion splicing of photonic crystal fi bers ›All-Fibre Interferometric Confi gurations Based on to standard single mode fi bers‹ Suspended-Core Fibres for Pressure Measurement‹ Proceedings of SPIE 7714, 771414 (2010) Proceedings of SPIE 7653, 76532G (2010) 127. Borzycki, Krzysztof; Kobelke, Jens; Schuster, Kay 121. Balakrishnan, Muralidharan; Spittel, Ron; and Wójcik, Jan Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Reichel, Volker ›Optical, thermal and mechanical characterization and Bartelt, Hartmut of photonic crystal fi bers: results and comparisons‹ ›Photonic crystal fi ber fi lled with a Proceedings of SPIE 7714, 77140X (2010) high index electro-optic polymer‹ Proceedings of SPIE 7714, 77140Q (2010) appendix

128. Böhme, René; Rösch, Petra; Deckert, Volker 134. Deckert-Gaudig, Tanja; Rauls, Eva and Deckert, Volker and Popp, Jürgen ›TERS Studies of Homogeneously Immobilized ›Describing Single Proteins Located in Aromatic Amino Acids‹ Membrane Structures by TERS‹ AIP: Conference Proceedings (XXII. International AIP: Conference Proceedings (XXII. International Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1265 (2010) Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1235 (2010) 135. Deckert-Gaudig, Tanja; Freier, Erik; Merkendorf, 129. Böhme, René; Richter, Marc; Rösch, Petra; Tobias; Gerwert, Klaus and Deckert, Volker Deckert, Volker and Popp, Jürgen ›TERS Measurements on Halobacterium Salinarum‹ ›Probing Cell Membrane Models by AIP: Conference Proceedings (XXII. International Tip-Enhanced Raman Spectroscopy – TERS‹ Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1267 (2010) AIP: Conference Proceedings (XXII. International Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1243 (2010) 136. Deckert-Gaudig, Tanja and Deckert, Volker ›Atomically Flat Metal Nanoplates: 130. Brönstrup, Gerald; Csáki, Andrea; Jahr, Norbert; Ideal Substrates for TERS Measurements‹ Leiterer, Christian; Berger, Andreas; AIP: Conference Proceedings (XXII. International Hoffmann, Samuel; Niederberger, Christoph; Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1263 (2010) Michler, Johann and Christiansen, Silke ›Optical properties of crystalline silicon nanowires‹ 137. Deckert-Gaudig, Tanja; Kämmer, Evelyn Quansol 2010 Proceedings, Pub10-26 (2010) and Deckert, Volker ›A New Approach to Sequence Proteins: 131. Cialla, Dana; Petschulat, Jörg; Hübner, Uwe; TERS on Insulin Fibrils‹ Schneidewind, Henrik; Zeisberger, Matthias; AIP: Conference Proceedings (XXII. International Mattheis, Roland; Pertsch, Thomas; Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1261 (2010) Möller, Robert and Popp, Jürgen ›Utilizing of anisotropic plasmonic arrays 138. Deckert, Volker; Deckert-Gaudig, Tanja; Richter, Marc; 159 for analytics‹ Treffer, Regina and Xiumei, Lin Proceedings of SPIE 7715, 771535 (2010) ›Label free investigation of biomolecules on the nanometer scale using tip-enhanced 132. Cialla, Dana; Strelau, Katharina; Schüler, Thomas; Raman spectroscopy‹ Möller, Robert; Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; Proceedings of SPIE 7560, 75600J (2010) Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Fritzsche, Wolfgang and Popp, Jürgen 139. Deckert, Volker ›Plasmonic Nanostructures for ›Tip-Enhanced Raman Scattering Sensitive, Biophotonic Applications‹ Label-Free, Nanoscale‹ Proceedings of SPIE 7577, 757702 (2010) AIP: Conference Proceedings (XXII. International Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 240 (2010) 133. Cialla, Dana; Deckert-Gaudig, Tanja; Laue, Michael; Möller, Robert; Naumann, Dieter; Deckert, Volker and 140. Flamm, Daniel; Schröter, Siegmund and Popp, Jürgen Duparré, Michael ›TERS as a Diagnostic Tool for ›Complete description of optical fi elds propagating Single Virus Detection‹ in passive LMA fi bers regarding amplitude, relative AIP: Conference Proceedings (XXII. International phase delay, and polarization by means of optical Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1269 (2010) correlation fi lters‹ Proceedings of SPIE 7579, 75790R (2010) anhang

141. Frazão, Orlando; Baptista, Jose M.; Santos, José L.; 147. Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; Cialla, Dana; Kobelke, Jens and Schuster, Kay Weber, Karina; Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; ›Sagnac interferometer based on Möller, Robert and Popp, Jürgen a suspended twin-core fi bre‹ ›Fabrication of regular patterned SERS arrays by Proceedings of SPIE 7714, 77140V (2010) electron beam lithography‹ Proceedings of SPIE 7715, 771536 (2010) 142. Geernaert, Thomas; Becker, Martin; Mergo, Pawel; Nasilowski, Tomasz; Wojcik, Jan; Urbanczyk, Waclaw; 148. Jauernig, Uta; Schröter, Siegmund; Brückner, Sven; Rothhardt, Manfred; Chojetzki, Christoph; Bartelt, Vlcek, Miroslav and Bartelt, Hartmut Hartmut; Berghmans, Francis and Thienpont, Hugo ›Strukturierte Gitterkoppler auf Endfl ächen von ›UV Bragg grating inscription in Lichtleitfasern für Anwendungen zur spektralen germanium-doped photonic crystal fi bers‹ Filterung und Sensorik‹ Proceedings of SPIE 7714, 77140S (2010) DGaO Proceedings 2010, P2 (2010)

143. Graf, Th.; Voss, A.; Weichelt, B.; Blazquez-Sanchez, D.; 149. Just, Florian; Unger, Sonja; Kirchhof, Johannes; Vogel, M. M.; Austerschulte, A.; Abdou-Ahmed, M.; Reichel, Volker and Bartelt, Hartmut Popp, A.; Killi, A.; Unger, Sonja; Kirchhof, Johannes ›Thermal stress anomaly in rare-earth-doped fi ber and Bartelt, Hartmut materials for high-power fi ber lasers codoped with ›Progress through the combination of aluminum and phosphorus‹ thin-disk and fi ber technologies‹ Proceedings of SPIE 7721, 772106 (2010) Proceedings of 18th International Conference on Advanced Laser Technologies, 108 (2010) 150. Kirchhof, Johannes; Unger, Sonja; Schwuchow, Anka; Jetschke, Sylvia; Reichel, Volker; Leich, Martin and 144. Habisreuther, Tobias; Ecke, Wolfgang; Latka, Ines; Scheffel, Andy Schröder, Kerstin and Willsch, Reinhardt ›The infl uence of Yb2+ ions on optical properties and 160 ›Fiber-optic Bragg grating sensors at cryogenic power stability of ytterbium-doped laser fi bers‹ temperatures‹ Proceedings of SPIE 7598, 75980B (2010) Proceedings of SPIE 7653, 76530V (2010) 151. Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Spittel, Ron; 145. Heidt, Alexander M.; Hartung, Alexander and Hartung, Alexander; Schwuchow, Anka; Bartelt, Hartmut Kirchhof, Johannes and Bartelt, Hartmut ›Deep ultraviolet supercontinuum generation ›Dispersion Tailored Microstructured Fibers – in optical nanofi bers by femtosecond pulses at Core Dopant Effects‹ 400-nm wavelength‹ Proceedings of SPIE 7714, 771416 (2010) Proceedings of SPIE 7714, 771407 (2010) 152. Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Kirchhof, Johannes; 146. Heidt, Alexander M.; Hartung, Alexander; Schwuchow, Anka; Pißler, Hans Joachim; Rohwer, Erich G. and Bartelt, Hartmut Aichele, Claudia and Rose, Klaus ›Infrared, visible, and ultraviolet broadband ›High temperature-Low index coatings and Air-Clad coherent supercontinuum generation in all-normal design Two approaches to thermal degradation dispersion fi bers‹ management of high power laser fi bers‹ Proceedings of SPIE SOF01, SOF01-24 (2010) Proceedings of 18th International Conference on Advanced Laser Technologies, 114 (2010) appendix

153. Krafft, Christoph; Bergner, Norbert; Matthäus, 158. Lehmann, Hartmut; Bartelt, Hartmut; Willsch, Christian; Romeike, Bernd; Reichart, Rupert; Reinhardt; Amezcua-Correa, Rodrigo and Knight, J. C. Kalff, Rolf; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen ›Analysis of hydrocarbon gas mixtures using ›FTIR, Raman and CARS microscopic imaging for hollow core photonic band gap fi bres and histopathologic assessment of brain tumors‹ NIR spectroscopy‹ Proceedings of SPIE 7560, 756007 (2010) Book of Abstracts 10th European Conference on Optical Chemical Sensors and Biosensors 154. Kröckel, Lars; Schwotzer, Günter and Koch, Manfred (Europtrode X), 47 (2010) ›Fluorescence Monitoring of Phophate Concentrations in Sea Water‹ 159. Leich, Martin; Jetschke, Sylvia; Unger, Sonja Book of Abstracts 10th European Conference and Kirchhof, Johannes on Optical Chemical Sensors and Biosensors ›Temperature dependence of (Europtrode X), 175 (2010) photodarkening kinetics‹ Proceedings of SPIE 7580, 758009 (2010) 155. Langner, Andreas; Such, Mario; Schotz, Gerhard; Reichel, Volker; Grimm, Stephan; Just, Florian; 160. Lin, Xiumei; Deckert-Gaudig, Tanja; Treffer, Regina Leich, Martin; Kirchhof, Johannes; Wedel, Bjorn; and Deckert, Volker Kohler, Gunnar; Strauch, Olaf; Mehl, Oliver; ›Tip-Enhanced Raman Scattering (TERS) Krause, Volker and Rehmann, Georg of Uracil Strands‹ ›Development, manufacturing and lasing behavior AIP: Conference Proceedings (XXII. International of Yb-doped ultra large mode area fi bers based on Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1259 (2010) Yb-doped fused bulk silica‹ Proceedings of SPIE 7580, 75802X (2010) 161. Lindner, Eric; Chojetzki, Christoph; Becker, Martin; Brückner, Sven; Rothhardt, Manfred and 156. Lehmann, Hartmut; Bartelt, Hartmut; Willsch, Bartelt, Hartmut Reinhardt; Amezcua-Correa, Rodrigo and Knight, J. C. ›Regenerated fi ber Bragg gratings in 161 ›Distributed gas sensor based on non-hydrogen-loaded photosensitive fi bers for a photonic bandgap fi ber cell with laser-drilled, high-temperature sensor networks‹ lateral micro channels‹ Proceedings of SPIE 7677, 76770H (2010) Proceedings of SPIE 7653, 76532W (2010) 162. Lindner, Eric; Chojetzki, Christoph; Becker, Martin; 157. Lehmann, Hartmut; Kröckel, Lars; Schwotzer, Günter; Brückner, Sven; Rothhardt, Manfred and Willsch, Reinhardt; Trupp, Sabine; Mohr, Gerhard J.; Bartelt, Hartmut Heuermann, Rüdiger and Zielinski, Oliver ›Thermal induced regeneration of ›Interrogation of Absorption-based Optical Fiber Bragg Gratings in photosensitive fi bers and Chemosensors by White Light Spectroscopy and their use in high temperature sensor networks‹ Chemometric Methods‹ Proceedings of SPIE 7726, 7726-66 (2010) Book of Abstracts 10th European Conference on Optical Chemical Sensors and Biosensors 163. Mariani, Melissa; Maccoux, Lindsey; (Europtrode X), 174 (2010) Matthäus, Christian; Diem, Max; Hengstler, Jan and Deckert, Volker ›Micro-Raman Detection of Nuclear Membrane Lipid Fluctuations in Senescent Cancer Cells‹ AIP: Conference Proceedings (XXII. International Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 352 (2010) anhang

164. Mariani, Melissa; Deckert, Volker and 169. Prikhna, T. A.; Gawalek, Wolfgang; Tkach, V. M.; Deckert-Gaudig, Tanja Danilenko, N. I.; Savchuk, Ya. M.; Dub, S. N.; ›Imaging and Characterization of Caveolae with Moshchil, V. E.; Kozyrev, A. V.; Sergienko, N. V.; TERS during Stimulated Wound Healing‹ Wendt, Michael; Melnikov, V. S.; Dellith, Jan; AIP: Conference Proceedings (XXII. International Weber, H.; Eisterer, M.; Schmidt, Christa; Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 247 (2010) Habisreuther, Tobias; Litzkendorf, Doris; Vajda, J.; Shapovalov, A. P.; Sokolovsky, V.; Nagorny, P. A.; 165. Matthäus, Christian; Bergner, Gero; Krafft, Christoph; Sverdun, V. B.; Kosa, J.; Karau, F. and Starostina, A. V. Dietzek, Benjamin; Lorkowski, Stefan and ›Effect of higher borides and inhomogeneity of Popp, Jürgen oxygen distribution on critical current density of ›Monitoring Intra-cellular Lipid Metabolism in undoped and doped magnesium diboride‹ Macrophages by Raman and CARS Microscopy‹ Journal of Physics: Conference Series 234, 012031 Proceedings of SPIE 7715, 771511 (2010) (2010)

166. Mühlig, Christian; Bublitz, Simon; Grimm, Stephan; 170. Richter, Marc; Hedegaard, Martin; Langner, Andreas and Schötz, Gerhardt Deckert-Gaudig, Tanja and Deckert, Volker ›Characterization of preform raw materials for ›Multivariate Analysis of TERS Maps on high power ﬁ ber lasers using LID absorption a Single Human Colon Cancer Cell‹ measurement technique‹ AIP: Conference Proceedings (XXII. International Proceedings of SPIE 7842, 78421M (2010) Conference on Raman Spectroscopy) 1267, 1245 (2010)

167. Pinto, A. M. R.; Frazão, Orlando; Santos, J. L.; 171. Rothhardt, Jan; Hadrich, Steffen; Gotschall, Thomas; Lopez-Amo, M.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay Limpert, Jens; Tünnermann, Andreas; Rothhardt, ›Suspended-core Fabry-Perot Temperature Sensor Manfred; Becker, Martin; Brückner, Sven and Interrogation Through a Dual Wavelength Raman Bartelt, Hartmut 162 Fiber Laser‹ ›Simple and monolithic picosecond pulse shaper Proceedings of SPIE 7653, 765339 (2010) based on ﬁ ber Bragg gratings‹ Proceedings of SPIE 7580, 75801B (2010) 168. Popp, Jürgen; März, Anne; Ackerermann, Karin; Rösch, Petra and Henkel, Thomas 172. Sarau, George; Christiansen, Silke; ›SERS measurements in microﬂ uidic devices: Lewandowska, Renata and Roussel, Bernard a promising way for online-monitoring of ›Future of Raman in PV development‹ lowest agent concentrations‹ Conference Proceedings IEEE 35th Photovoltaic Proceedings of SPIE 7593, 759303 (2010) Specialists Conference (PVSC), 054312 (2010)

173. Sarau, George; Bochmann, Arne; Christiansen, Silke and Schönfelder, Stephan ›Stresses and their relation to defects in multicrystalline solar silicon‹ Conference Proceedings IEEE 35th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 699 (2010) appendix

174. Schneider, Jens; Dore, Jonathon; Christiansen, Silke; 179. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Voigt, Felix; Falk, Fritz; Lichtenstein, Norbert; Bernd, Valk; Brönstrup, Gerald; Pietsch, Matthias and Lewandowska, Renata; Slaoui, Abdou; Christiansen, Silke Maeder, Xavier; Lábár, János; Sáfrán, György; ›New Thin Film Solar Cell Concepts Based on Werner, M.; Naumann, V. and Hagendorf, C. Silicon Nanowires on Glass as well as in polymer ›Solar Cells from Crystalline Silicon on Glass Made matrix‹ by Laser Crystallized Seed Layers and Subsequent Proceedings of the 8th International Conference on Solid Phase Epitaxy‹ Coatings on Glass and Plastics 7.21, 473 (2010) 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference Proceedings, 3573 (2010) 180. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Voigt, Felix; Berger, Andreas; Bauer, Gottfried and 175. Schröder, Kerstin; Csáki, Andrea; Latka, Ines; Christiansen, Silke Henkel, Thomas; Malsch, Daniell; Schuster, Kay; ›Visible Room Temperature Photoluminescence Schneider, Thomas and Zopf, David in Silicon Nanowires‹ ›Microstructured optical fi ber with Proceedings of the 7th International Conference: homogeneous monolayer of Porous Semiconductor-PSST 06-07, 92 (2010) plasmonic nanoparticles for bioanalysis‹ Proceedings of SPIE 7653, 76531B (2010) 181. Stelzner, Thomas; Sivakov, Vladimir; Berger, Andreas; Hoffmann, Björn; De Wolf, Stefaan; Ballif, Christohpe; 176. Schuster, Kay; Kobelke, Jens; Rose, Klaus; Helbig, Zhang, Dongfeng; Michler, Johann and Manfred; Zoheidi, Mohamadali and Andreas, Heinze Christiansen, Silke ›Innovative fi ber coating systems based on ›Structural, Optical, and Electrical Properties organic modifi ed ceramics‹ of Silicon Nanowires for Solar Cells‹ Proceedings of SPIE 7598, 75980H (2010) Proceeding IEEE International NanoElectronics Conference, 275 (2010) 177. Silva, R. M.; Kobelke, Jens; Schuster, Kay and 163 Frazão, Orlando 182. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Latka, Ines; ›Temperature and Strain Independent Torsion Bocklitz, Thomas; Krafft, Christoph; Deckert, Volker; Sensor using a Sagnac Interferometer based on Bendsoe, Niels; Svanberg, Katarina; a Suspended Twin-core Fibre‹ Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Proceedings of SPIE 7653, 76530X (2010) ›Biomedical Imaging by Means of Linear and Non-Linear Raman Microspectroscopy‹ 178. Sivakov, Vladimir; Voigt, Felix; Brönstrup, Gerald; Proceedings of SPIE 7715, 77152W (2010) Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke ›Visible Room Temperature Photoluminescence 183. Voigt, Felix; Gerliz, Viktor; Sivakov, Vladimir; in Wet-Chemically Etched Silicon Nanowires‹ Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke TechConnect World 2010 Proceedings, 91 (2010) ›Photoluminescence of Wet Chemically Etched Silicon Nanowires‹ Quansol 2010 Proceedings, Pub10-27 (2010) anhang

184. Voigt, Sebastian; Rothhardt, Manfred; Becker, Martin; 189. Bemmann, Jan; Linzen, Sven; Munnkhbayar, Lupke, Thomas; Thieroff, Christoph; Teubner, Andreas Lkhagvadorj and Oczipka, Martin and Mehner, Jan ›An interdisciplinary expedition surveying ›Homogeneous catheter for esophagus high- the Middle Orkhon Valley, Mongolia – resolution manometry using fi ber Bragg gratings‹ preliminary results.‹ Proceedings of SPIE 7559, 75590B (2010) Drevnie kul‘tury Mongolii I Bajkal‘skoj Sibiri.Materialy meždunarodnoj naucnoj konferenzii, 351 (2010) 185. Wagner, Kerstin; Seemann, Thomas; Wyrwa, Ralf; Clement, Joachim H.; Müller, Robert; 190. Bemmann, Jan; Munnkhbayar, Lkhagvadorj; Nietzsche, Sandor and Schnabelrauch, Matthias Linzen, Sven; Oczipka, Martin and Lehmann, Frank ›Synthesis and investigation of cell interaction of ›Im Zentrum der Steppenreiche‹ magnetic nanoparticles with catechol-containing Archäologie in Deutschland 2010(3), 14 (2010) shells‹ AIP: Conference Proceedings (8th International 191. Dochow, Sebastian; Krafft, Christoph; Henkel, Thomas; Conference on the Scientifi c and Clinical Applications Albert, Jens and Popp, Jürgen of Magnetic Carriers) 1311, 28 (2010) ›Raman-aktiviertes Zellsortieren (RACS) in mikrofl uidischen Chips‹ 186. Weber, Karina; Möller, Robert; Fritzsche, Wolfgang Tagungsband 15. Heiligenstädter Kolloqium, 113 (2010) and Popp, Jürgen ›A microfl uidic platform for chip-based 192. Gleichmann, Nils; Malsch, Daniell and Henkel, Thomas DNA detection using SERS and silver colloids‹ ›Simulation Tropfenbasierter Proceedings of SPIE 7715, 771514 (2010) Lab-on-a-Chip Systeme‹ Tagungsband, ASIM-Treffen 2010 – Simulation 187. Wotschadlo, Jana; Müller, Bianca; Kühn, Julia; Technischer Systeme-Grundlagen Und Methoden in Nikolajski, Melanie; Pachmann, Katharina; Modellbildung Und Simulation, 165 (2010) 164 Buske, Norbert; Müller, Robert; Liebert, Tim; Schnabelrauch, Matthias; Heinze, Thomas; 193. Hoffmann, Björn; Lerose, Damiana and Hochhaus, Andreas and Clement, Joachim H. Christiansen, Silke ›Short-Term Application of Magnetic Core-Shell ›Überschwemmung im Indianerdorf‹ Nanoparticles – Effect on Immune Cells‹ Bilder Aus Der Wissenschaft Kalender 2010, AIP: Conference Proceedings (8th International Max-Planck-Gesellschaft, Monat Januar (2010) Conference on the Scientifi c and Clinical Applications of Magnetic Carriers) 1311, 431 (2010) 194. Julich, Sandra; Urban, Matthias; Kielpinski, Mark; Kretschmer, Robert; Riedel, Marko; Wagner, Stefan; Möller, Robert; Werres, Sabine; Fritzsche, Wolfgang Weitere Publikationen and Henkel, Thomas ›Lab-on-a-Chip System zur elektrischen Further Publications Phytophthora-Detektion mit integrierter PCR-Mikrokammer und DNA-Microarray‹ 188. Andrä, Gudrun and Falk, Fritz Tagungsband 15. Heiligenstädter Kolloqium, 291 ›Laserkristallisation für Dünnschichtsolarzellen aus (2010) Silizium auf Glas‹ Laser Magazin 1, 10 (2010) appendix

195. Kovalev, K. L.; Dezhin, D. S.; Kovalev, L. K.; Buchbeiträge Poltavets, V. N.; Ilyasov, R. I.; Golovanov, D. S.; Oswald, B.; Best, K. J. and Gawalek, Wolfgang Book chapters ›HTS high-dynamic electrical motors‹ IEEE/CSC European Superconductivity News Forum 201. Anders, Solveig; May, Torsten; Heinz, Erik; (ESNF) 11, (2010) Zieger, Gabriel and Meyer, Hans Georg ›A security camera as an example for 196. Lichtenstein, Norbert; Baettig, R.; Brunner, R.; a THz application‹ Müller, J.; Valk, Bernd; Gawlik, Annett; Bolometers: Theory, Types, and Applications, (2010) Bergmann, Joachim and Falk, Fritz ›Scalable, High Power Line Focus Diode Laser 202. Barth, Michael; Bartelt, Hartmut and Beson, Oliver for Crystallizing of Silicon Thin Films‹ ›Fluid-Filled Optical Fibers‹ Physics Procedia 5(1), 109 (2010) Handbook of Optoﬂ uidics, (2010)

197. May, Torsten; Meyer, Hans Georg and Popp, Jürgen 203. Csáki, Andrea; Berg, Steffen; Jahr, Norbert; ›Mitigating candid cameras: Leiterer, Christian; Schneider, Thomas; Steinbrück, Passive THz imaging may be an alternative to Andrea; Zopf, David and Fritzsche, Wolfgang controversial airport body scanners‹ ›Plasmonic Nanoparticles – SPIE Professional July, 6 (2010) Noble Material for Sensoric Applications‹ Gold Nanoparticles: Properties, Characterization and 198. Prikhna, Tatiana; Gawalek, Wolfgang; Tkach, V. N.; Fabrication, 245 (2010) Savchuk, Y. M.; Joulain, A.; Rabier, J.; Sergienko, N. V.; Moshchil, V. E.; Kozyrev, A. V. and Nagorny, P. A. 204. Dutz, Silvio; Müller, Robert and Zeisberger, Matthias ›The effect of oxygen distribution inhomogeneity ›Larger single domain iron oxide nanoparticles and presence of higher borides on the critical cur- for magnetic particle imaging‹

rent density improvement of nanostructural MgB2!‹ Magnetic Nanoparticles – Particke science, imaging 165 Advances in Science and Technology 75, 161 (2010) technology, and clinical applications, (2010)

199. Schneider, Thomas; Stranik, Ondrej; Jahr, Norbert; 205. Harz, M.; Stöckel, Stephan; Ciobota, Valerian; Csáki, Andrea and Fritzsche, Wolfgang Cialla, Dana; Rösch, Petra and Popp, Jürgen ›Nanoparticles and DNA on Chips – ›Applications of Raman Spectroscopy to Realization of a Nanobiotechnology Toolbox Virology and Microbial Analysis‹ for Single Particle Bioanalytics‹ Emerging Raman Applications and Techniques in LIFIS Online, (2010) Biomedical and Pharmaceutical Fields, (2010)

200. Wyrwa, Ralf; Michaelis, N.; Wagner, Kerstin; 206. Henkel, Thomas; März, Anne and Popp, Jürgen Seemann, Thomas; Nikolajski, Melanie; ›SERS and Microﬂ uidics‹ Clement, Joachim H.; Müller, Robert; Heinze, Thomas Surface Enhanced Raman Spectroscopy, 173 (2010) and Schnabelrauch, Matthias ›Novel superparamagnetic iron oxide nanoparticles 207. Jahr, Norbert; Schneider, Thomas; Leiterer, Christian; stabilized with chelating amino cellulose‹ Csáki, Andrea and Fritzsche, Wolfgang eCells & Materials 20(Suppl. 3), 227 (2010) ›Correlative Microscopy – seeing at different angles‹ Microscopy: Science, Technology, Applications and Education, (2011) anhang

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216. Grimm, Stephan; Kirchhof, Johannes; Reichel, Volker; et al. ›Verfahren zur Herstellung von dotiertem Quarzglas‹ US 2010/0251771 A1 (7-10-2010).

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218. Mattheis, Roland; ›Magnetischer Umdrehungszähler‹ DE 10 2010 022 611.4 (1-6-2010). appendix

219. Schultze, Volkmar and Linzen, Sven; Eingeladene Vorträge ›Anordnung und Verfahren zur Kartierung von Quellen für die lokale Veränderung des Invited Talks Erdmagnetfeldes‹ EP 216276 (1-2-2010). 227. Arnold, Cornelia; Leiterer, Christian; Urban, Matthias; Julich, Sandra; Stanca, Sarmiza; Wirth, Janina; Garwe, 220. Schultze, Volkmar; Frank; Csáki, Andrea and Fritzsche, Wolfgang ›Anordnung zur Rauschminderung ›Dielectrophoresis and plasmonic nanoparticles for bei optischen Magnetometern‹ single cell characterization and manipulation‹ DE 10 2010 020 863.9 (12-5-2010). 7th Münster Conference on Single Cell and Molecule Analysis (SICA) – Progress in Research Erteilungen | Issues and Technology, 3-11-2010, Münster, Germany 221. Grimm, Stephan; Reichel, Volker; et al. ›Seitengepumpter Laser‹ 228. Becker, Martin; Rothhardt, Manfred; Schröder, Kerstin; DE 10 2007 045 488.2 (24-2-2010). Bartelt, Hartmut; Voigt, H.; Teubner, Sebastian; Luepke, Thomas and Thieroff, Christoph 222. Mattheis, Roland and Diegel, Marco; ›Fiber-Optical High-Resolution Esophagus Manome- ›Sensor Element with Laminated and Spiral try Based on Drawing-Tower Fiber Bragg Gratings‹ Structure and without a Power Supply for a 3rd WSEAS International Conference on SENSORS and Revolution Counter‹ SIGNALS, 3-11-2010, Faro, Portugal US 7,671,583 B2 (2-3-2010). 229. Christiansen, Silke 223. Schultze, Volkmar; IJsselsteijn, Robbert; ›Atomic layer deposition – Zakosarenko, Vyacheslav; et al. a tool for nano-photonics‹ ›Magnetometer‹ Max-Planck-Institut für die Physik des Lichtes, Japan 4597670 (1-10-2010). 29-7-2010, Erlangen, Germany 167

224. Schultze, Volkmar; IJsselsteijn, Robbert; 230. Christiansen, Silke Zakosarenko, Vyacheslav; et al. ›Semiconductor nanowires: synthesis, ›Magnetometer‹ characterization and applications‹ EP 1 387 178 A1 (14-4-2010). Physikalisches Colloquium der FAU, Erlangen, 3-3-2010, Erlangen, Germany 225. Triebel, Wolfgang; Mühlig, Christian; Kufert, S. and Bochmann, Arne; 231. Christiansen, Silke ›Verfahren zur schnellen Bestimmung der ›Nanowires: synthesis, characterization and separaten Anteile von Volumen- und Oberﬂ ächen- device prototyping‹ absorption von opt. Materialien, eine Vorrichtung Siemens Corporate Research 2010, 19-7-2010, Erlangen, hierzu sowie deren Verwendung‹ Germany DE 10 2008 048 266.8 (9-12-2010). 232. Christiansen, Silke 226. Zakosarenko, Vyacheslav; Stolz, Ronny; ›The focussed ion beam technology – and Meyer, Hans Georg; et al. options to make this a viable tool for ›SQUID-Arrangment‹ nanotechnology and analytics‹ US 7,705,590 (27-4-2010). Max-Planck-Institut für die Physik des Lichtes, 19-4-2010, Erlangen, Germany anhang

233. Christiansen, Silke 239. Csáki, Andrea; Schneider, Thomas; Löchner, Marie; ›Semiconductor nanowires: Steinbrück, Andrea; Stranik, Ondrej and synthesis, characterization and applications‹ Fritzsche, Wolfgang Werkstoffwissenschaftliches Colloquium der FAU, ›Sensoric at the single particle level‹ Erlangen, 12-2-2010, Erlangen, Germany 2010 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS), 22-3-2010, Xian, China 234. Christiansen, Silke; Stelzner, Thomas; Sivakov, Vladimir; Leiterer, Christian; Berger, Andreas; 240. Csáki, Andrea; Schneider, Thomas; Löchner, Marie; Hoffmann, Samuel; Michler, Johann and Steinbrück, Andrea; Wirth, Janina; Stranik, Ondrej; Brönstrup, Gerald Leiterer, Christian and Fritzsche, Wolfgang ›Semiconductor Nanowires in Novel Device ›Plasmonic nanoparticles in biology‹ Concepts: the need for Structural and Mechanical Fundamentals of Laser Assisted Micro & Nanotechno- Integrity and Ways to Reliably Characterize these logies 10 (FLAMN-10), 5-7-2010, Puschkin, Russia Properties‹ 37th International Conference on Metallurgical 241. Csáki, Andrea; Schneider, Thomas; Steinbrück, Andrea; Coatings & Thin Films, 26-4-2010, San Diego, USA Wirth, Janina; Stranik, Ondrej; Garwe, Frank and Fritzsche, Wolfgang 235. Christiansen, Silke ›Metal nanoparticles in bioanalytics‹ ›Semiconductor Nanowires in Novel Device Espying the Secrets of Cells, 26-7-2010, Dornburg, Concepts: the Need for Structural, Electrical, Optical Germany and Mechanical Integrity and Ways to Reliably Characterize these Properties‹ 242. Deckert, Volker IUMRS-ICEM 2010, 22-8-2010, Seoul, Korea ›Tip-enhanced Raman Scattering Nanometer Resolution for Biomedical Applications‹ 236. Cialla, Dana; Böhme, René; Deckert-Gaudig, Tanja; VOA-2 & BMARS, 12-8-2010, Albany, USA 168 Deckert, Volker; Möller, Robert and Popp, Jürgen ›TERS as a diagnostic tool in bioanalytics‹ 243. Deckert, Volker FACSS, 17-10-2010, Raleigh, USA ›Nanoscale enhancement as an analytical tool‹ Konferenz NFO 11 ›Frontiers of Plasmonics‹, 6-9-2010, 237. Csáki, Andrea; Steinbrück, Andrea; Schneider, Thomas; Xi’an, China Garwe, Frank; Berg, Steffen; Leiterer, Christian; Schüler, Thomas; Möller, Robert and 244. Deckert, Volker Fritzsche, Wolfgang ›Intravital visualization of stem cells in human ›Metal Nanoparticles for Biomedical Applications‹ skin: challenges, strategies, perspectives‹ 2010, Tsinghua University, 26-3-2010, Peking, China Workshop ›Cell-based regenerative medicine from human skin-derived progenitors!‹, 29-6-2010, Lübeck, 238. Csáki, Andrea; Schneider, Thomas and Geramy Fritzsche, Wolfgang ›Biosensoric Applications of Metal Nanoparticles‹ 245. Deckert, Volker NANOSENS 2010, 2-12-2010, Wien, Austria ›Nanoskopie – Markerfreie Spektroskopie jenseits des Beugungslimits‹ JENAer Carl Zeiss-Optikkolloquium, 28-9-2010, Jena, Germany appendix

246. Deckert, Volker 252. Höfl ich, Katja; Yang, Ren Bin; Berger, Andreas; ›High resolution studies of bio-molecules Janunts, Norik; Becker, Michael; Pertsch, Thomas; using TERS‹ Leuchs, Gerd and Christiansen, Silke DPG-Frühjahrstagung 2010, 24-3-2010, Regensburg, ›Plasmonic Nano Structures via Electron Beam Germany Induced Deposition – Fabrication, optical measurements, and purifi cation of gold containing 247. Dietzek, Benjamin nanostructures‹ ›Time-resolved nonlinear spectroscopy and Seminar EMPA, Abteilung Werkstoff- und microscopy – applications to artifi cial light Nanomechanik, 30-4-2010, Thun, Switzerland harvesting and biomedical diagnostics‹ Departmental Seminar of the Department of 253. Höfl ich, Katja; Gösele, Ulrich and Christiansen, Silke Chemistry and the Center of Photophysical Studies, ›Photoexcitation of Volume Plasmons in Bowling Green State University, 2010, Bowling Green, Metallic Nanoshells‹ OH, USA Seminar am Institut für Angewandte Photophysik

248. Dietzek, Benjamin 254. Jetschke, Sylvia; Leich, Martin; Röpke, Ulrich; Unger, ›Ultrafast photophysics of protochlorophyllide‹ Sonja; Schwuchow, Anka and Kirchhof, Johannes Seminar, European XEFL facility, 02-06-2010, ›Photodarkening characterization, bleaching Hamburg, Germany and effect of glass composition‹ FiSC International LASER Symposium, Photo- 249. Fritzsche, Wolfgang darkening workshop, 5-10-2010, Dresden, Germany ›Cytomics goes Nano‹ 20. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für 255. Kirchhof, Johannes Zytometry (DGfZ), 13-10-2010, Leipzig, Germany ›Herstellungstechnologien für optische Spezialfasern‹ 250. Ghafari, Mohammad; Sopu, D.; Brand, R. A.; Kolloquium Institut für Strahlwerkzeuge, 169 Mattheis, Roland; Mishra, A.; Kruk, R.; Hahn, H.; Universität Stuttgart, 26-5-2010, Stuttgart, Germany Albe, K. and Kamali, S. ›Amorphous transition metal layers in 256. Kirchhof, Johannes Fe/a-CoFeB multilayers‹ ›Mikrostrukturierte optische Fasern‹ ICAUMS2010, 5-12-2010, Jeju Island, Korea 8. Symposium ›Zukunft Glas‹, 21-4-2010, Zwiesel, Germany 251. Hadjipanayi, Maria; Voigt, Felix; Sivakov, Vladimir; Wang, Xu; Taylor, Robert A.; Bauer, Gottfried and 257. Kobelke, Jens; Grimm, Stephan; Schuster, Kay; Christiansen, Silke Litzkendorf, Doris; Bartelt, Hartmut and ›Etched silicon nanowires for Kirchhof, Johannes solar cell applications – An optical study‹ ›Microstructured optical fi bers with modifi ed silica Virtual Conference on Nanoscale Science and glasses – Technological approaches to specifi c fi ber Technology, 30-8-2010, Sydney, Australia designs and applications‹ EOS Symposium on Trends in Optical Technologies ESTO 2010, High Precisision Applications I/II, 15-6-2010, Frankfurt/Main, Germany anhang

258. Krafft, Christoph and Popp, Jürgen 264. Neugebauer, Ute; Schmitt, Michael; ›Raman spectroscopic imaging for cell and Krafft, Christoph and Popp, Jürgen tissue identiﬁ cation‹ ›Raman spectroscopy: a prospective tool Conference on Biomedical Applications of in life sciences‹ Raman Spectroscopy, 5-8-2010, Albany, USA 16th International School on Quantum Electronics, 20-9-2010, Nessebar, Bulgaria 259. Krafft, Christoph; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen ›Raman imaging as an emerging biophotonic tool 265. Popp, Jürgen to detect cancer‹ ›Raman spectroscopic characterization Cancer Colloquium at St. Andrews, 9-11-2010, of cancer samples with low cell numbers‹ St. Andrews, United Kingdom Cancer Colloquia, 9-11-2010, St. Andrews, UK

260. Mariani, Melissa; Deckert, Volker and 266. Popp, Jürgen; März, Anne; Ackerermann, Karin; Deckert-Gaudig, Tanja Rösch, Petra and Henkel, Thomas ›Imaging and Characterization of Caveolae ›SERS measurements in microfl uidic devices: with TERS during Stimulated Wound Healing‹ a promising way for online-monitoring of XXII International Conference on lowest agent concentrations‹ Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA SPIE Photonics West, Microfl uidics, BioMEMS, and Medical Microsystems VIII, 23-1-2010, 261. Mattheis, Roland; Diegel, Marco; Glathe, Sascha; San Francisco, USA Berkov, Dmitry; Zeisberger, Matthias and Scherzinger, Manfred 267. Popp, Jürgen ›Domain wall based multiturn sensors: from ›Raman spectroscopic characterization the 16 to 212 turn counter and the physics behind‹ of single cells‹ 4. Seeheim Conference, 28-3-2010, Seeheim, Germany XXII. International Conference on 170 Raman Spectroscopy, 8-8-2010, Boston, MA, USA 262. McCord, Jeffrey; Hamann, Christine; Strache, Thomas; Martin, N.; Mönch, Ingolf; Mattheis, Roland; 268. Popp, Jürgen Kaltofen, R.; Quandt, E. and Fassbender, Jürgen ›Bio-Chemosensoren ›Magnetic hybrid fi lms – (Wissensstand, Einsatz am Markt, Visionen)‹ magnetic property patterning by ion irradiation‹ KTBL-Tage, 21-4-2010, Erfurt, Germany Seminar der TU Chemnitz, 23-11-2010, Chemnitz, Germany 269. Popp, Jürgen ›Raman of Cells and Bacteria‹ 263. Meyer, Hans Georg; Zieger, Gabriel; May, Torsten; 2nd International Conference on Vibrational Optical Born, Detlef; Heinz, Erik; Anders, Solveig; Activity and Bio-Medical Applications of Zakosarenko, Vyacheslav; Starkloff, Michael and Raman Spectroscopy, 4-8-2010, Albany, USA Schubert, Marco ›Terahertz Object Recognition for 270. Popp, Jürgen Security Screening Applications‹ ›Coherent Antistokes Raman microscopy 9th International Workshop on Low Temperature for biological imaging‹ Electronics, 21-6-2010, Guaruja, Brazil Mini-Symposium on Ultrafast Biophotonics, 23-8-2010, Grasmere, UK appendix

271. Popp, Jürgen 279. Popp, Jürgen ›Biomedical Optics Part I: ›Advanced Raman Spectroscopy in Biomedicine‹ Introduction into Raman spectroscopy‹ Paciﬁ chem 2010, 14-12-2010, Honolulu, USA Biophotonics and Imaging Graduate Summer School (BIGSS 2010), 27-8-2010, Ballyvaughan, Ireland 280. Popp, Jürgen ›Plasmonic Nanostructures for 272. Popp, Jürgen Biophotonic Applications‹ ›Biomedical Optics Part II: Paciﬁ chem 2010, 14-12-2010, Honolulu, USA Raman in biomedical research I‹ Biophotonics and Imaging Graduate Summer School 281. Prikhna, T. A.; Gawalek, Wolfgang; Tkach, V. N.; (BIGSS 2010), 27-8-2010, Ballyvaughan, Ireland Savchuk, Y. M.; Joulain, A.; Rabier, J.; Sergienko, N. V.; Moshchil, V. E.; Kozyrev, A. V. and Nagorny, P. A. 273. Popp, Jürgen ›Nanostructural high-pressure synthesized

›Biomedical Optics Part III: MgB2-based materials with extremely high SC Raman in biomedical research II‹ performance‹ Biophotonics and Imaging Graduate Summer School Intern. Conference on Superconductivity and (BIGSS 2010), 27-8-2010, Ballyvaughan, Ireland Magnetism 2010, 25-4-2010, Antalya, Turkey

274. Popp, Jürgen 282. Sarau, George and Christiansen, Silke ›Biomedical Optics Part IV: Advanced ›Large grained, low stress multi-crystalline silicon Raman spectroscopic techniques in biophotonics‹ thin ﬁ lm solar cells on glass by a novel combined Biophotonics and Imaging Graduate Summer School diode laser and solid phase epitaxy process‹ (BIGSS 2010), 27-8-2010, Ballyvaughan, Ireland Photovoltaics and nanotechnology: from innovation to industry, 29-10-2010, Aix-Les-Bains, France 275. Popp, Jürgen ›Raman microspectroscopy – 283. Schneider, Thomas; Jahr, Norbert; Csáki, Andrea 171 a powerful tool for biomedical diagnosis‹ and Fritzsche, Wolfgang Laser Application in Life Sciences Conference ›Single Nanoparticle Sensorics‹ (LALS-2010), 9-6-2010, Oulu, Finland Sensorsysteme 2010, 7-10-2010, Lichtenwalde, Germany 276. Popp, Jürgen ›Raman Spectroscopy – 284. Sivakov, Vladimir; Stelzner, Thomas; Becker, Michael; an emerging Tool in Biophotonics‹ Berger, Andreas; Pietsch, Matthias; Voigt, Felix; FOTONICA 2010, 25-5-2010, Pisa, Italy Höﬂ ich, Katja; Lerose, Damiana; Hoffmann, Björn; Talkenberg, Florian and Christiansen, Silke 277. Popp, Jürgen ›Silicon nanowires: a key component in new ›Advanced single cell analysis generations of photonic and optoelectronic devices‹ by means of Raman spectroscopy‹ Kolloquium im Institut für Physikalische Elektronik FACSS 2010, 17-10-2010, Raleigh, USA Stuttgart, 22-11-2010, Stuttgart, Germany

278. Popp, Jürgen 285. Stafast, Herbert ›Linear and non-linear Raman spectroscopy – ›50 Years of Laser and a powerful tool in biomedical research‹ 10 Years of Laser Research Institute‹ Universität Innsbruck, Physik-Kolloquium, 15-6-2010, Festveranstaltung der Universität Stellenbosch, Innsbruck, Austria 30-11-2010, Stellenbosch, South Africa anhang

286. Stelzner, Thomas; Sivakov, Vladimir; Becker, Michael; Vorträge Berger, Andreas; Pietsch, Matthias; Voigt, Felix; Höfl ich, Katja; Lerose, Damiana; Hoffmann, Björn; Talks Talkenberg, Florian and Christiansen, Silke ›All-inorganic nano-rod based thin fi lm 288. Alexiou, Christoph; Tietze, Rainer; Lyer, Stefan; solar cells on glass‹ Schreiber, Evelyn; Stiller, J.; Richter, Heike; Photovoltaics and nanotechnology: from innovation Rahn, Helene; Odenbach, Stefan; Kettering, Melanie; to industry 2010, 30-9-2010, Aix-les-Bains, France Hilger, Ingrid; Müller, Robert; Zeisberger, Matthias and Trahms, Lutz 287. Stelzner, Thomas; Sivakov, Vladimir; Becker, Michael; ›Magnetic Nanoparticles for Cancer Therapy‹ Berger, Andreas; Pietsch, Matthias; Voigt, Felix; BMT2010, 44. DGBMT Jahrestagung, 5-10-2010, Höfl ich, Katja; Lerose, Damiana; Hoffmann, Björn; Rostock, Germany Talkenberg, Florian and Christiansen, Silke ›Semiconductor nanowires in novel device 289. Anders, Solveig; May, Torsten; Zakosarenko, concepts: the need for structural, electrical, Vyacheslav; Zieger, Gabriel; Heinz, Erik; optical, and mechanical integrity and ways Oelsner, Gregor and Meyer, Hans Georg to reliably characterize these properties‹ ›Fabrication of sensitive bolometer arrays: 2010 Villa Conference on Interaction Among TES on structured membranes‹ Nanostructures, 21-6-2010, Santorini, Greece S-PULSE Detektor Workshop Karlsruhe 2010, 3-2-2010, Karlsruhe, Germany

290. Aref, S. H.; Zibaii, M. I.; Kheiri, M.; Porbeyram, H.; Latiﬁ , H.; Frazao, O.; Araujo, F. M.; Ferreira, L. A.; Sanos, J. L.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay ›All-Fibre Interferometric Conﬁ gurations Based on 172 Suspended-Core Fibres for Pressure Measurement‹ Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 9-8-2010, Porto, Portugal

291. Balakrishnan, Muralidharan; Spittel, Ron; Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Reichel, Volker and Bartelt, Hartmut ›Photonic crystal ﬁ ber ﬁ lled with a high index electro-optic polymer‹ Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, Brussels, Belgium

292. Bartelt, Hartmut; Lehmann, Hartmut; Willsch, Reinhardt; Spittel, Ron; Mörbitz, Julia and Balakrishnan, Muralidharan ›Enhanced functionality by selective ﬁ lling of microstructured optical ﬁ bers‹ 2nd Workshop on Specialty Optical Fibers and their Applications, 13-10-2010, Oaxaca,Mexiko appendix

293. Becker, Martin; Brückner, Sven; Lindner, Eric; 299. Boulle, O.; Kim, J.; Verstoep, S.; Heyne, L.; Rothhardt, Manfred; Unger, Sonja; Kobelke, Jens; Rhensius, J.; Kläui, M.; Heyderman, L.; Schuster, Kay and Bartelt, Hartmut Mattheis, Roland and Faini, G. ›Fiber Bragg grating inscription with UV ›Current-induced vortex dynamics and pinning femtosecond exposure and two beam interference potentials probed by homodyne detection‹ for fi ber laser applications‹ 55MMM Conference, 14-11-2010, Atlanta, GA, USA Photonics North 2010, 1-6-2010, Niagara Falls, Canada 300. Boulle, Oliver; Kim, J. S.; Kläui, Mathias; 294. Becker, Martin; Rothhardt, Manfred; Lindner, Eric; Bouzehouane, K. and Mattheis, Roland Brückner, Sven and Bartelt, Hartmut ›Detection of vortex core polarities by ›Fiber Bragg grating inscription in rare-earth a homodyne detection scheme‹ doped germanium-free fi bers for fi ber laser International Conference on Electromagnetics in applications with two beam interference and Advanced Applications, 14-9-2009, Torino, Italy a sub-ps deep-ultraviolet laser source‹ Solid State Lasers and Amplifi ers, 12-4-2010, 301. Braun, Julia; Gompf, Bruno; Hübner, Uwe and Brussels, Belgium Dressel, Martin ›Suppressed transmission through ultrathin 295. Bemmann, Jan; Linzen, Sven; metal fi lms by subwavelength hole arrays‹ Munnkhbayar, Lkhagvadorj and Oczipka, Martin DPG-Verhandlungen, 21-3-2010, Regensburg, Germany ›An interdisciplinary expedition surveying the Middle Orkhon Valley, Mongolia – 302. Brönstrup, Gerald; Leiterer, Christian; Jahr, Norbert; preliminary results.‹ Hoffmann, Björn; Talkenberg, Florian; Sivakov, Drevnie kul’tury Mongolii I Bajkal’skoj Sibiri, 2010, Vladimir; Fritzsche, Wolfgang; Zoltán, Radnóczi Ulan-Ude, Mongolia György; Béla, Pécz and Christiansen, Silke ›Index-Matching at the Nanometer Scale‹ 296. Bierlich, Jörg; Kobelke, Jens and Schuster, Kay 57 th AVS Symposium and Exhibition, 17-10-2010, 173 ›Prozessoptimiertes Stabziehverfahren Albuquerque, USA für Gradientenindex-Mikrooptiken‹ 3.Glastec-ZIM-Meeting, 1-9-2010, Jena, Germany 303. Brönstrup, Gerald; Csáki, Andrea; Jahr, Norbert; Leiterer, Christian; Berger, Andreas; 297. Borin, Dmitry; Zubarev, Andrey; Chirikov, Dmitry; Hoffmann, Samuel; Niederberger, Christoph; Müller, Robert and Odenbach, Stefan Michler, Johann and Christiansen, Silke ›Ferrofl uid with clustered iron nanoparticles: ›Optical properties of crystalline silicon nanowires‹ slow relaxation of rheological properties under Quansol, 7-3-2010, Brigels (Breil), Switzerland joint action of shear fl ow and magnetic fi eld‹ 12th International Conference on Magnetic Fluids, 304. Brönstrup, Gerald; Csáki, Andrea; Jahr, Norbert; 1-8-2010, Sendai, Japan Leiterer, Christian; Berger, Andreas; Hoffmann, Samuel; Niederberger, Christoph; Michler, 298. Borzycki, Krzysztof; Kobelke, Jens; Schuster, Kay and Johann and Christiansen, Silke Wójcik, Jan ›Optical properties of carpets of randomly grown ›Optical, thermal and mechanical characterization silicon nanowires on glass‹ of photonic crystal fi bers: results and comparisons‹ DPG-Frühjahrstagung, 21-3-2010, Regensburg, Photonic Crystal Fibers IV, 4-12-2010, Brussels, Germany Belgium anhang

305. Niklas Christensson, Benjamin Dietzek, Arkady 311. Csáki, Andrea; Jahn, Franka; Latka, Ines; Henkel, Yartsev, Tonu Pullerits Thomas; Malsch, Daniell; Schneider, Thomas; Schröder, ›Electronic Photon Echo Spectroscopy and Kerstin; Schuster, Kay; Schwuchow, Anka; Spittel, Vibrations‹ Ron; Zopf, David and Fritzsche, Wolfgang International Conference on Advanced Vibrational ›Plasmonic-tuned microstructured optical fi bers Spectroscopy, Melbourne (2009) for localized surface plasmon resonance (LSPR) sensing‹ 306. Christiansen, Silke; Bochmann, Arne; Höfl ich, Katja Passion for Knowledge – Passion for Photons, and Urmoneit, Uwe 27-9-2010, San Sebastian, Donostia, Spain ›Using a dual beam FIB+ in the emerging fi elds of nano-photonics & photovoltaics‹ 312. de Oliveira, Valmir; Martelli, Cicero; Kalinowski, TESCAN International Worksop Series, 9-9-2010, Hypolito; Bartelt, Hartmut; Willsch, Reinhardt and Brno, Czech Republic Kobelke, Jens ›Redes de Bragg em Fibras Óticas 307. Chwala, Andreas; Stolz, Ronny; IJsselsteijn, Robbert; de Cristal Fotônico‹ Bauer, Frank; Zakosarenko, Vyacheslav; Hübner, Uwe; MOMAG 2010 Conference, 29-8-2010, Vila Velka, Brazil Meyer, Hans Georg and Meyer, Matthias ›Jessy DEEP: Jena SQUID systems 313. Deckert, Volker for Deep Earth Exploration‹ ›Practical aspects of near-fi eld spectroscopy‹ 80th Annual SEG Meeting, 17-10-2010, Denver, USA Konferenz NFO 11, Near-fi eld Optics, Nanophotonics & Related Techniques, 29-8-2010, Peking, China 308. Cialla, Dana; Strelau, Katharina; Schüler, Thomas; Möller, Robert; Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; 314. Deckert, Volker Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Fritzsche, ›Tip-Enhanced Raman Scattering Sensitive & Wolfgang and Popp, Jürgen Label-Free Suface Analysis on the Nanoscale‹ 174 ›Plasmonic Nanostructures Konferenz DFG ›Biogeochemical Interfaces in Soil‹, for Biophotonic Applications‹ 10-5-2010, Jena-Dornburg, Germany Plasmonics in Biology and Medicine VII, 25-1-2010, San Francisco, California USA 315. Deckert, Volker; Deckert-Gaudig, Tanja; Richter, Marc; Treffer, Regina and Xiumei, Lin 309. Cialla, Dana; Böhme, René; Weber, Karina; ›Label free investigation of biomolecules Hübner, Uwe; Petschulat, Jörg; Schneidewind, Henrik; on the nanometer scale using tip-enhanced Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Pertsch, Raman spectroscopy‹ Thomas; Möller, Robert and Popp, Jürgen Biomedical Vibrational Spectroscopy IV: ›Regular patterned plasmonic arrays and their Advances in Research and Industry, 23-1-2010, application towards bioanalytical devices‹ San Francisco, California, USA Statusseminar Chiptechnologie, 4-2-2010, Frankfurt/Main, Germany 316. Dietzek, Benjamin ›Photophysics of Protochlorophyllide‹ 310. Cialla, Dana; Böhme, René; Deckert-Gaudig, Tanja; International Conference on Raman Scattering, Möller, Robert; Deckert, Volker and Popp, Jürgen 2-6-2010, Boston, MA, USA ›Tip enhanced Raman spectroscopy as novel biosensing technology‹ Novel biomolecule sensing technologies / DNA-based MicroNano Integration, 27-5-2010, Jena, Germany appendix

317. Dietzek, Benjamin 324. Dutz, Silvio; Schaap, A.; Stoeber, B. and Hafeli, U. ›Light in biology – ›Fractionation of Magnetic Microspheres Ultrafast dynamics and enzymatic function‹ in a Microfl uidic Spiral‹ Rank Prize Funds Symposium on International Conference on the Scientifi c and Ultrafast Biophotonics, 2010, Grasmere, UK Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Warnemünde, Germany 318. Dietzek, Benjamin ›Photophysics of protochlorophyllide a – a natural 325. Dutz, Silvio; Müller, Robert and Zeisberger, Matthias precursor in the biosynthesis of chlorophyll‹ ›Larger single domain iron oxide nanoparticles EuCheMS Congress, 29-8-2010, Nürnberg, Germany for magnetic particle imaging‹ First Internat.Workshop on Magnetic Particle 319. Dietzek, Benjamin Imaging, 18-3-2010, Lübeck, Germany ›Spektroskopische Einblicke in die Funktionsweise eines supramolekularen Wasserstoff erzeugenden 326. Dutz, Silvio and Buske, N. Photokatalysators‹ ›Physical Properties of Water Based Large Single Bunsentagung, 13-5-2010, Bielefeld, Germany Domain Particle Dispersions of Magnetite‹ International Conference on the Scientifi c and 320. Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Rau, Sven and Popp, Jürgen Warnemünde, Germany ›Spectroscopic insights into the function of a supramolecular H2 evolving photocatalyst‹ 327. Dutz, Silvio; Kuntsche, J.; Eberbeck, D.; Müller, Robert International Bunsen Discussion Meeting, 29-3-2010, and Zeisberger, Matthias Stuttgart, Germany ›Magnetic properties of iron oxide multicore nanoparticles classifi ed by asymmetric fl ow 321. Dietzek, Benjamin fi eld-fl ow fractionation‹ ›Spectroscopic insights into the function of International Conference on the Scientifi c and 175 a supramolecular hydrogen-evolving photocatalyst‹ Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Jahrestagung der Fachgruppe Photochemie der GdCH, Warnemünde, Germany 2010, 328. Falk, Fritz 322. Dietzek, Benjamin ›Kristalline Silicium-Dünnschicht-Solarzellen‹ ›Non-invasive imaging of the metabolite Workshop Dünnschicht-Photovoltaik – distribution in fungi, plants and algae by joint Forschung in Thüringen, 19-1-2010, Jena, Germany Raman/CARS-imaging‹ EuCheMS Congress, 29-8-2010, Nürnberg, Germany 329. Flamm, Daniel; Schröter, Siegmund and Duparré, Michael 323. Dochow, Sebastian; Krafft, Christoph; Henkel, Thomas; ›Complete description of optical fi elds propagating Albert, Jens and Popp, Jürgen in passive LMA fi bers regarding amplitude, relative ›Raman-aktiviertes Zellsortieren (RACS) in phase delay, and polarization by means of optical mikrofl uidischen Chips‹ correlation fi lters‹ 15. Heiligenstädter Kolloqium, 28-9-2010, Heilbad Laser Resonators and Beam Control XII, 24-1-2010, Heiligenstadt, Germany San Francisco, California, USA anhang

330. Frazão, Orlando; Baptista, Jose M.; Santos, José L.; 336. Görnert, Peter; Payer, P.; Roeder, M.; Müller, Robert; Kobelke, Jens and Schuster, Kay Hergt, R.; Stepankova, H.; Kristan, P. and Chlan, V. ›Sagnac interferometer based ›Magnetic Nanoparticles for Applications in on a suspended twin-core ﬁ bre‹ Medicine and Technique‹ Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, CIMTEC 2010 12th Int. Ceramics Congress, 6-6-2010, Brussels, Belgium Montecatini Terme, Italy

331. Geernaert, Thomas; Becker, Martin; Mergo, Pawel; 337. Graf, Th.; Voss, A.; Weichelt, B.; Blazquez-Sanchez, D.; Nasilowski, Tomasz; Wojcik, Jan; Urbanczyk, Waclaw; Vogel, M. M.; Austerschulte, A.; Abdou-Ahmed, M.; Rothhardt, Manfred; Chojetzki, Christoph; Bartelt, Popp, A.; Killi, A.; Unger, Sonja; Kirchhof, Johannes Hartmut; Berghmans, Francis and Thienpont, Hugo and Bartelt, Hartmut ›UV Bragg grating inscription in ›Progress through the combination germanium-doped photonic crystal ﬁ bers‹ of thin-disk and ﬁ ber technologies‹ Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, Brussels, 18th International Conference on Advanced Laser Belgium Technologies, 11-9-2010, Egmond aan Zee, Netherlands

332. Glathe, Sascha; Zeisberger, Matthias and 338. Habisreuther, Tobias; Ecke, Wolfgang; Latka, Ines; Mattheis, Roland Schröder, Kerstin and Willsch, Reinhardt ›Infl uence of slanted edges on the domain wall ›Fiber-optic Bragg grating sensors dynamics in nanostripes under the action of at cryogenic temperatures‹ transverse fi elds‹ Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 11. Joint MMM-Intermag Conference, 18-1-2010, 8-9-2010, Porto, Portugal Washington, DC, USA 339. Heidt, Alexander M.; Hartung, Alexander; 333. Glathe, Sascha and Mattheis, Roland Rohwer, Erich G. and Bartelt, Hartmut 176 ›Different Walker fi elds in the same nanostripe: ›Infrared, visible, and ultraviolet broadband The infl uence of slanted edges on the domain coherent supercontinuum generation in all-normal wall dynamics‹ dispersion fi bers‹ DPG-Frühjahrstagung 2010, 21-3-2010, Regensburg, 2nd Workshop on Specialty Optical Fibers and Germany their Applications, 13-10-2010, Oaxaca,Mexiko

334. Gleichmann, Nils; Malsch, Daniell; Kielpinski, Mark; 340. Heidt, Alexander M.; Hartung, Alexander and Mayer, Günter and Henkel, Thomas Bartelt, Hartmut ›Development environment for droplet based ›Deep ultraviolet supercontinuum generation Lab on a Chip‹ in optical nanoﬁ bers by femtosecond pulses at 5th Workshop Chemical and Biological Micro 400-nm wavelength‹ Laboratory Technology, 24-2-2010, Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, Brussels, Belgium 335. Gleichmann, Nils; Malsch, Daniell and Henkel, Thomas ›Simulation Tropfenbasierter Lab-on-a-Chip Systeme‹ ASIM-Treffen 2010 – Simulation technischer Systeme- Grundlagen und Methoden in Modellbildung und Simulation, 5-3-2010, Ulm, Germany appendix

341. Heinz, Erik; Born, Detlef; Zieger, Gabriel; May, Torsten; 346. Ihring, Andreas; Keßler, Ernst; Dillner, Ulrich; Krause, Torsten; Krüger, Andre; Schulz, Marco; Anders, Hänschke, Frank; Schinkel, Uwe and Solveig; Zakosarenko, Vyacheslav; Meyer, Hans Georg; Meyer, Hans Georg Starkloff, Michael; Rößler, Mario; Thorwirth, Günther ›Surface-micromachined thermoelectric infrared and Krause, Ulf focal-plane array with high detectivity for room ›Progress report on Safe VISITOR: temperature operation‹ approaching a practical instrument for 36th International Conference on Micro and terahertz security screening‹ Nano Engineering, 19-9-2010, Genua, Italy SPIE Defense, Security + Sensing, 4-5-2010, Orlando, USA 347. Julich, Sandra; Kopielski, Andreas; Urban, Matthias; Kielpinski, Mark; Kretschmer, Robert; Riedel, Marko; 342. Hoffmann, Björn; Brönstrup, Gerald; Hübner, Uwe Wagner, Stefan; Möller, Robert; Werres, Sabine; and Christiansen, Silke Fritzsche, Wolfgang and Henkel, Thomas ›Epitaxial silicon nanowire growth catalyzed by ›Lab-on-a-chip-system for electrical Phytophthora gold dot arrays from electron beam lithography detection with integrated PCR microchamber and patterning using silane precursors‹ microarray‹ Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen 12th Status Seminar Chip Technologies, Sequencing Gesellschaft 2010, 22-3-2010, Regensburg, Germany and Functional Genomics, 2-4-2010, Frankfurt am Main, Germany 343. Höfl ich, Katja; Yang, Ren Bin; Berger, Andreas; Leuchs, Gerd and Christiansen, Silke 348. Julich, Sandra; Urban, Matthias; Kielpinski, Mark; ›Plasmonic Nano Structures via Kretschmer, Robert; Riedel, Marko; Wagner, Stefan; Electron Beam Induced Deposition‹ Möller, Robert; Werres, Sabine; Fritzsche, Wolfgang Frühjahrstagung des Arbeitskreises Festkörperphysik and Henkel, Thomas der DPG, 21-3-2010, Regensburg, Germany ›Lab-on-a-Chip System zur elektrischen Phytophthora-Detektion mit integrierter 177 344. Höfl ich, Katja; Yang, Ren Bin; Berger, Andreas; PCR-Mikrokammer und DNA-Microarray‹ Becker, Michael; Leuchs, Gerd and Christiansen, Silke 15. Heiligenstädter Kolloqium, 27-9-1020, Heilbad ›Electron Beam Induced Deposition – Heiligenstadt, Germany A Versatile Tool for Plasmonics?‹ FEBIP Workshop 2010, 15-7-2010, Albany, USA 349. Julich, Sandra and Riedel, Marko ›Nanobiotechnologische Detektion von 345. Höfl ich, Katja; Yang, Ren Bin; Berger, Andreas; Phytophthora-Arten mittels elektrisch auslesbaren Janunts, Norik; Becker, Michael; Pertsch, Thomas; DNA-Biochips‹ Leuchs, Gerd and Christiansen, Silke Innovationstage 2010, 10-6-2010, Berlin, Germany ›Plasmonic Nano Structures via Electron Beam Induced Deposition – Fabrication, optical 350. Just, Florian; Unger, Sonja; Kirchhof, Johannes; measurements, and purifi cation of gold containing Reichel, Volker and Bartelt, Hartmut nanostructures‹ ›Thermal stress anomaly in rare-earth-doped fi ber 2010 MRS Spring Meeting, 5-4-2010, San Francisco, materials for high-power fi ber lasers codoped with USA aluminum and phosphorus‹ Solid State Lasers and Amplifi ers IV, and High-Power Lasers, 12-4-2010, Brussels, Belgium anhang

351. Kirchhof, Johannes; Unger, Sonja; Schwuchow, Anka; 356. Kuhn, Vincent; Unger, Sonja; Jetschke, Sylvia; Jetschke, Sylvia; Reichel, Volker; Leich, Martin and Kracht, Dietmar; Neumann, Jörg; Kirchhof, Johannes Scheffel, Andy and Weßles, Peter 2+ ›The infl uence of Yb ions on optical properties ›Experimental Comparison of TEM00 Mode Content and power stability of ytterbium-doped laser in Er:Yb-Codoped LMA Fibers with Cores based on fi bers‹ Multifi lament- and Pedestal-Designs‹ Optical Components and Materials VII, 26-1-2010, 4th EPS-QEOD Europhoton Conference 2010, 29-8-2010, San Francisco, California, USA Hamburg, Germany

352. Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Kirchhof, Johannes; 357. Kunert, Jürgen; Ortlepp, Thomas; Fritzsch, Ludwig; Schwuchow, Anka; Pißler, Hans Joachim; Stolz, Ronny; Il‘ichev, Evgeny; Meyer, Hans Georg; Aichele, Claudia and Rose, Klaus Anders, Solveig and Schmelz, Matthias ›High temperature-Low index coatings and Air-Clad ›FLUXONICS Foundry circuit fabrication: design Two approaches to thermal degradation Status and Perspectives‹ management of high power laser fi bers‹ S-PULSE Savoie Workshop, 27-5-2010, Chambery, 18th International Conference on Advanced Laser France Technologies, 11-9-2010, Egmond aan Zee, Netherlands 358. Lehmann, Hartmut; Bartelt, Hartmut; Willsch, 353. Kobelke, Jens; Bierlich, Jörg and Schuster, Kay Reinhardt; Amezcua-Correa, Rodrigo and Knight, J. C. ›Optimierte Glastechnologie für ›Analysis of hydrocarbon gas mixtures using Gradientenindex-Mikrooptiken‹ hollow core photonic band gap fi bres and 2. Glastec-ZIM-Meeting, 5-5-2010, Jena, Germany NIR spectroscopy‹ 10th European Conference on Optical Chemical Sensors 354. Krafft, Christoph; Matthäus, Christian; Bergner, Gero; and Biosensors Europt(r)ode X, 28-3-2010, Prag, Dietzek, Benjamin; Brehm, Bernhard; Lorkowski, Czech Republic 178 Stefan and Popp, Jürgen ›Monitoring Intra-cellular Lipid Metabolism 359. Lehmann, Hartmut; Bartelt, Hartmut; Willsch, in Monocytes and Macrophages by Raman and Reinhardt; Amezcua-Correa, Rodrigo and Knight, J. C. CARS Microscopy‹ ›Distributed gas sensor based on a photonic 6th International Symposium: Shedding new light bandgap fi ber cell with laser-drilled, lateral micro on disease.Optical diagnostics for the channels‹ new millennium, 26-6-2010, Manchester, UK Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 8-9-2010, Porto, Portugal 355. Krafft, Christoph; Bergner, Norbert; Matthäus, Christian; Romeike, Bernd; Reichart, Rupert; 360. Leich, Martin; Jetschke, Sylvia; Unger, Sonja and Kalff, Rolf; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Kirchhof, Johannes ›FTIR, Raman and CARS microscopic imaging ›Temperature dependence of for histopathologic assessment of brain tumors‹ photodarkening kinetics‹ Biomedical Vibrational Spectroscopy IV: Advances in Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Research and Industry, 23-1-2010, San Francisco, USA Applications, 25-1-2010, San Francisco, California, USA appendix

361. Lerose, Damiana; Jenke, Martin; Bechelany, Mikhael; 366. Macha, Pascal; Fedorov, A.; Feofanov, Alexey; Niederberger, Christoph; Philippe, Laetitia; Utke, Ivo; Forn-Diaz, Pol; Il‘ichev, Evgeny; Ustinov, Alexey; Michler, Johann and Christiansen, Silke Harmans, Kees and Mooij, J. ›Two Synthesis Methods of Au Dot Arrays ›Coupling of a quantum oscillator to for Catalyzing Epitaxial Ordered Si Nanowires‹ a superconducting ﬂ ux qubit at its symmetry point‹ MRS Spring Meeting 2010, 5-4-2010, San Francisco, DPG Frühjahrestagung, 21-3-2010, Regensburg, USA Germany

362. Lichtenstein, Norbert; Baettig, R.; Brunner, R.; 367. Maeder, Xavier; Niederberger, C.; Christiansen, Silke; Müller, J.; Valk, Bernd; Gawlik, Annett; Bochmann, Arne; Andrä, Gudrun; Gawlik, Annett; Bergmann, Joachim and Falk, Fritz Falk, Fritz and Michler, Johannes ›Scalable, High Power Line Focus Diode Laser ›Intergranular microstructure and residual stress for Crystallizing of Silicon Thin Films‹ investigation by EBSD on laser-crystallized LANE 2010, 21-9-2010, Erlangen, Germany polycrystalline Si thin fi lms on glass substrates for photovoltaic applications‹ 363. Lindner, Eric; Brückner, Sven; Becker, Martin; Int.Conf.Metallurgical Coatings and Thin Films, Rothhardt, Manfred and Bartelt, Hartmut 26-4-2010, San Diego,USA ›Thermal Regenerated Fiber Bragg Gratings in Non-Hydrogen Loaded Photosensitive Fibers Bragg 368. Malsch, Daniell and Henkel, Thomas gratings photosensitivity and poling in glass ›Image-based micro fl uid segment characterization‹ waveguides‹ 5th Workshop Chemical and Biological Micro Bragg Gratings, Photosensitivity and Poling in Glass Laboratory Technology, 25-2-2010, Waveguides (BGPP), 21-6-2010, Karlsruhe, Germany 369. Martin, Norbert; McCord, Jeffrey; Mönch, Ingolf; 364. Lindner, Eric; Chojetzki, Christoph; Becker, Martin; Schäfer, Rudolf; Mattheis, Roland; Schmidt, Oliver G. Brückner, Sven; Rothhardt, Manfred and and Schultz, Ludwig 179 Bartelt, Hartmut ›Magnetic properties of ›Regenerated fi ber Bragg gratings in closely packed NiFe nanodots‹ non-hydrogen-loaded photosensitive fi bers for DPG-Frühjahrstagung 2010, 21-3-2010, Regensburg, high-temperature sensor networks‹ Germany Fiber Optic Sensors and Applications VII, 7-4-2010, Orlando, Florida, USA 370. Matthäus, Christian; Bergner, Gero; Krafft, Christoph; Dietzek, Benjamin; Lorkowski, Stefan and 365. Macha, Pascal; van der Ploeg, Simon; Oelsner, Gregor; Popp, Jürgen Il‘ichev, Evgeny; Meyer, Hans Georg; Wuensch, Stefan ›Monitoring Intra-cellular Lipid Metabolism in and Siegel, Michael Macrophages by Raman and CARS Microscopy‹ ›Losses in Coplanar Waveguide Resonators Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health at Millikelvin Temperatures‹ Care II, 12-4-2010, Brussels, Belgium 9th International Workshop on Low Temperature Electronics, 21-6-2010, Guaruja, Brazil anhang

371. Mattheis, Roland; Diegel, Marco; Glathe, Sascha; 377. Mielke, Olaf; Ortlepp, Thomas; Kunert, Jürgen and Berkov, Dmitry; Zeisberger, Matthias and Töpfer, Hannes Scherzinger, Manfred ›Superconducting electronics with ›Domain wall based multiturn sensors: from complementary circuit elements based the 16 to 212 turn counter and the physics behind‹ on novel material combinations‹ 11. Joint MMM-Intermag Conference, 18-1-2010, 17th International Student Seminar, 6-8-2010, Washington, DC, USA Ilmenau, Germany

372. Mattheis, Roland; Diegel, Marco; Glathe, Sascha; 378. Müller, Robert; Dutz, Silvio; Habisreuther, Tobias Berkov, Dmitry; Zeisberger, Matthias and and Zeisberger, Matthias Scherzinger, Manfred ›Investigations on magnetic particles prepared ›Domänenwandbasierter Umdrehungszähler: von by cyclic growth‹ 16 Umdrehungen zu einem 212 Umdrehungszähler‹ 12th International Conference on Magnetic Fluids, Sensoren und Messsysteme Nürnberg, 18-5-2010, 1-8-2010, Sendai, Japan Nürnberg, Germany 379. Neugebauer, Ute; März, Anne; Matthäus, Christian; 373. May, Torsten; Zakosarenko, Vyacheslav; Heinz, Erik; Schmitt, Michael and Popp, Jürgen Peiselt, Katja; Krüger, Andre; Anders, Solveig; ›Spektroskopische Untersuchungen Meyer, Hans Georg; Kreysa, Ernst; Esch, Walther and von Häm und Hämabbauprodukten‹ Lundershausen, Gundula Bunsentagung, 13-5-2010, Bielefeld, Germany ›LABOCA-2 – a multiplexed 300 channel bolometer camera for 870 micrometer wavelength‹ 380. Ortlepp, Thomas; Mielke, Olaf; Kunert, Jürgen; Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, Töpfer, Hannes and Engert, Sonja Washington, USA ›Reduced power consumption in superconducting electronics‹ 180 374. McCord, Jeffrey; Strache, Thomas; Mattheis, Roland Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, and Fassbender, Jürgen Washington, USA ›Controlling damping by ion-irradiation in ferromagnetic-antiferromagnetic thin fi lms‹ 381. Patschureck, Claudia; McCord, Jeffrey; Schäfer, R.; 11. Joint MMM-Intermag Conference, 18-1-2010, Mattheis, Roland; Mönch, I. and Schultz, L. Washington, DC, USA ›Magneto-dynamic properties of CofeB thin fi lm elements with modifi ed magnetic microstructure‹ 375. McCord, Jeffrey; Mönch, Ingolf; Strache, Thomas; 55MMM Conference, 14-11-2010, Atlanta, GA, USA Fassbender, Jürgen and Mattheis, Roland ›Local patterning of damping by ion-irradiation 382. Patschureck, Claudia; McCord, Jeffrey; Schäfer, Rodolf; In ferromagnetic-antiferromagnetic thin fi lms‹ Mattheis, Roland and Schultz, Ludwig IEEE 7th International Symposium on Metallic ›Domain width effects on the magneto-dynamic Multilayers (MML2010), 19-9-2010, Berkeley, USA response of CoFeB element arrays‹ Joint European Magnetic Symposia JEMS 2010, 376. McCord, Jeffrey; Strache, Thomas; Mönch, Ingolf; 23-8-2010, Krakow, Poland Fassbender, Jürgen and Mattheis, Roland ›Hybrid damping in ferromagnetic thin fi lms‹ Joint European Magnetic Symposia JEMS 2010, 27-8-2010, Krakow, Poland appendix

383. Patschureck, Claudia; Wolf, Manfred; McCord, Jeffrey; 388. Prikhna, T. A.; Chaud, X.; Gawalek, Wolfgang; Schäfer, Rudolf; Schultz, Ludwig; Mönch, Ingolf; Shapovalov, A. P.; Joulain, A.; Rabier, J.; Moshchil, V. Schmidt, Oliver; Kirsch, Konstantin and E.; Savchuk, Y. M.; Sergienko, N. V. and Dub, S. N. Mattheis, Roland ›High-Pressure oxygenation of MT-YBCO‹ ›Anisotropic stray ﬁ eld effect on magneto-dynamic CIMTEC 2010 Conference, 6-6-2010, Montecatini properties of square element arrays‹ Therme, Italy DPG-Frühjahrstagung 2010, 21-3-2010, Regensburg, Germany 389. Prikhna, T. A.; Gawalek, Wolfgang; Tkach, V. N.; Savchuk, Y. M.; Joulain, A.; Rabier, J.; Sergienko, N. V.; 384. Peiselt, Katja; Zakosarenko, Vyacheslav; Heinz, Erik; Moshchil, V. E.; Kozyrev, A. V. and Nagorny, P. A. Krüger, Andre; Anders, Solveig; May, Torsten; ›The effect of oxygen distribution inhomogeneity Meyer, Hans Georg; Kreysa, Ernst; Esch, Walther and and presence of higher borides on the critical cur- Lundershausen, Gundula rent density improvement of nanostructural MgB2‹ ›LABOCA-2 – a multiplexed 300 channel bolometer CIMTEC 2010 Conference, 6-6-2010, Montecatini camera for 870 micrometer wavelength‹ Therme, Italy Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, Germany 390. Rothhardt, Jan; Hadrich, Steffen; Gotschall, Thomas; Limpert, Jens; Tünnermann, Andreas; 385. Pinto, A. M. R.; Frazão, Orlando; Santos, J. L.; Rothhardt, Manfred; Becker, Martin; Brückner, Sven Lopez-Amo, M.; Kobelke, Jens and Schuster, Kay and Bartelt, Hartmut ›Suspended-core Fabry-Perot Temperature Sensor ›Simple and monolithic picosecond pulse shaper Interrogation Through a Dual Wavelength Raman based on ﬁ ber Bragg gratings‹ Fiber Laser‹ Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, Applications, 25-1-2010, San Francisco, California, USA 9-8-2010, Porto, Portugal 391. Sarau, George and Christiansen, Silke 181 386. Popp, Andreas; Voss, Andreas; Graf, Thomas; ›Interplay between stresses, extended crystal Unger, Sonja; Kirchhof, Johannes and Bartelt, Hartmut defects, inclusions and impurities in ›Thin-Disk Laser-pumped Ytterbium-doped multicrystalline silicon solar cell material‹ Fiber Laser‹ EMRS Spring Meeting 2010, 7-6-2010, Strasbourg, Stuttgarter Lasertage 2010, 8-6-2010, Stuttgart, France Germany 392. Sarau, George; Bochmann, Arne; Christiansen, Silke 387. Prikhna, T. A.; Gawalek, Wolfgang; Tkach, V. M.; and Schönfelder, Stephan Danilenko, N. I.; Savchuk, Ya. M.; Dub, S. N.; ›Stresses and their relation to defects in Moshchil, V. E.; Kozyrev, A. V.; Sergienko, N. V.; multicrystalline solar silicon‹ Wendt, Michael; Melnikov, V. S.; Dellith, Jan; IEEE 35th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Weber, H.; Eisterer, M.; Schmidt, Christa; 19-6-2010, Honolulu Hawaii, USA Habisreuther, Tobias; Litzkendorf, Doris; Vajda, J.; Shapovalov, A. P.; Sokolovsky, V.; Nagorny, P. A.; Sverdun, V. B.; Kosa, J.; Karau, F. and Starostina, A. V. ›Effect of higher borides and inhomogeneity of oxygen distribution on critical current density of undoped and doped magnesium diboride‹ 9th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS 09), 13-9-2009, Dresden, Germany anhang

393. Sarau, George; Bochmann, Arne and 398. Schuster, Kay; Kobelke, Jens; Rose, Klaus; Helbig, Christiansen, Silke Manfred; Zoheidi, Mohamadali and Andreas, Heinze ›Effi ciency limiting factors in multicrystalline silicon ›Innovative fi ber coating systems based on thin fi lm solar cells on glass by a novel combined organic modifi ed ceramics‹ laser crystallization and solid phase epitaxy‹ Optical Components and Materials VII, 23-1-2010, EMRS Spring Meeting 2010, 7-6-2010, Strasbourg, San Francisco, USA France 399. Schuster, Kay; Kobelke, Jens; Rose, K.; Helbig, M.; 394. Sarau, George and Christiansen, Silke Zoheidi, M. and Heinze, A. ›Interplay between stresses, extended crystal ›Innovative Hybridcoatings für Anwendungen defects, inclusions and impurities in intentionally in der Hochtemperaturfasersensorik und doped multicrystalline silicon solar cell material‹ bei Hochleistungstransmissionsfasern‹ MRS Spring Meeting 2010, 5-4-2010, San Francisco, So-Gel-Fachtagung Würzburg, 29-9-2010, Würzburg, USA Germany

395. Schmelz, Matthias; Stolz, Ronny; Zakosarenko, 400. Seise, Barbara; Brinker, Anja; Kretschmer, Robert; Vyacheslav; Anders, Solveig; Fritzsch, Ludwig; Schwarz, Martha; Urban, Matthias; Henkel, Thomas; Meyer, Matthias and Meyer, Hans Georg Popp, Jürgen and Möller, Robert ›SQUIDs based on submicrometer-sized ›Chip-basiertes Detektionssystem für Josephson tunnel junctions fabricated in den Vor-Ort-Nachweis von Tierseuchen‹ the cross-type technology‹ 15. Heiligenstädter Kolloquium, 27-9-2010, Heilbad Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Heiligenstadt, Germany Berlin, Germany 401. Seise, Barbara; Brinker, Anja; Julich, Sandra; 396. Schmelz, Matthias; Stolz, Ronny; Zakosarenko, Kretschmer, Robert; Matthias, Urban; 182 Vyacheslav; Anders, Solveig; Fritzsch, Ludwig; Henkel, Thomas; Popp, Jürgen and Möller, Robert Meyer, Matthias and Meyer, Hans Georg ›Chip based point-of-care analysis for the ›SQUIDs based on submicrometer-sized detection of epizootics – Autonomous epizootic Josephson tunnel junctions fabricated in lab-on-a-chip system‹ the cross-type technology‹ 5th Workshop Microtechnology for Chemistry and Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, Biology Laboratories, 23-2-2010, Ilmenau/Elgersburg, Washington, USA Germany

397. Schröder, Kerstin; Csáki, Andrea; Latka, Ines; 402. Seise, Barbara; Kretschmer, Robert; Schwarz, Martha; Henkel, Thomas; Malsch, Daniell; Schuster, Kay; Matthias, Urban; Henkel, Thomas; Popp, Jürgen and Schneider, Thomas and Zopf, David Möller, Robert ›Microstructured optical ﬁ ber with ›Chip basedon-site analysis for the detection of homogeneous monolayer of plasmonic animal diseases – Autonomous animal disease nanoparticles for bioanalysis‹ lab-on-a-chip system‹ Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 3rd Joint Conference of the DGHM and VAAM 2010, 9-8-2010, Porto, Portugal 28-3-2010, Hannover, Germany appendix

403. Silva, R. M.; Kobelke, Jens; Schuster, Kay and 408. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Voigt, Felix; Frazão, Orlando Berger, Andreas; Bauer, Gottfried and ›Temperature and Strain Independent Torsion Christiansen, Silke Sensor using a Sagnac Interferometer based on ›Visible Room Temperature Photoluminescence a Suspended Twin-core Fibre‹ in Silicon Nanowires‹ Fourth European Workshop on Optical Fibre Sensors, 7th International Conference: Porous 9-8-2010, Porto, Portugal Semiconductor – Science and Technology PSST, 14-3-2010, Valencia, Spain 404. Sivakov, Vladimir; Voigt, Felix; Brönstrup, Gerald; Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke 409. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Voigt, Felix; ›Visible Room Temperature Photoluminescence Brönstrup, Gerald; Talkenberg, Florian; in Wet-Chemically Etched Silicon Nanowires‹ Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke Nanotech 2010 Conference and Expo, 21-6-2010, ›Unique Optical Properties in Wet – Anaheim CA, USA Chemically Etched Silicon Nanowires‹ 57th AVS International Symposium and Exhibition, 405. Hoffmann, Björn; Sivakov, Vladimir; Brönstrup, Gerald; 17-10-2010, Albuquerque, USA Talkenberg, Florian and Christiansen, Silke ›New Semiconductor-Insulator-Semiconductor 410. Sivakov, Vladimir; Voigt, Felix; Talkenberg, Florian; Solar Cell Concept based on Wet Chemically Etched Hoffmann, Björn; Brönstrup, Gerald; Bauer, Gottfried Silicon Nanowires: Processing and electro-optical and Christiansen, Silke Properties‹ ›Nature of Room Temperature Photoluminescence 57th AVS International Symposium and Exhibition, in Silicon Nanowires‹ 17-10-2010, Albuquerque, USA 2010 MRS Fall Meeting, 29-11-2010, Boston, MA, USA

406. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Pietsch, Matthias; 411. Stelzner, Thomas; Sivakov, Vladimir; Berger, Andreas; Talkenberg, Florian; Voigt, Felix; Brönstrup, Gerald Hoffmann, Björn; De Wolf, Stefaan; Ballif, Christohpe; 183 and Christiansen, Silke Zhang, Dongfeng; Michler, Johann and ›Photovoltaic Concepts Based on Christiansen, Silke Silicon Nanostructures‹ ›Structural, Optical, and Electrical Properties 2010 MRS Fall Meeting, 29-11-2010, Boston, MA, USA of Silicon Nanowires for Solar Cells‹ IEEE 3rd International Nanoelectronics Conference, 407. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Pietsch, Matthias; 3-1-2010, Hong Kong, Hong Kong Voigt, Felix; Brönstrup, Gerald; Talkenberg, Florian and Christiansen, Silke 412. Stelzner, Thomas ›New Photovoltaic Concepts Based on ›Silicon nanowires for novel device concepts: Silicon Nanostructures‹ structural, electrical, and optical properties‹ MRS Workshop: Photovoltaic Materials and Vortrag im Institutsseminar UAB/ICMAB, 14-12-2010, Manufacturing Issues, 4-10-2010, Denver, USA Barcelona, Spain anhang

413. Stolz, Ronny; Chwala, Andreas; Bauer, Frank; 419. Weber, Karina; Möller, Robert; Fritzsche, Wolfgang Zakosarenko, Vyacheslav; IJsselsteijn, Robbert; and Popp, Jürgen Hübner, Uwe; Starkloff, Michael; Bondarenko, Nikolai; ›A microﬂ uidic platform for chip-based Meyer, Matthias and Meyer, Hans Georg DNA detection using SERS and silver colloids‹ ›A HTS SQUID receiver system for Spectroscopic and Microscopic Methods II, 12-4-2010, transient electro-magnetic measurements‹ Brussels, Belgium Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, Washington, USA 420. Wintz, Sebastian; Puzic, Aleksandar; Strache, Thomas; Körner, Michael; Bunce, Christopher; 414. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Svanberg, Katarina; Marko, D.; Grebing, J.; Fritzsche, M.; Moench, Ingolf; Bendsoe, Niels; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Mattheis, Roland; Erbe, A.; Raabe, Jörg; ›Multimodal imaging for investigating Quitmann, Christoph and Fassbender, Jürgen morphochemistry of tissue samples‹ ›Magnetization Dynamics of Coupled Vortices‹ Photonics Europe 2010, 12-4-2010, Brussels, Belgium IEEE 7th International Symposium on Metallic Multilayers (MML2010), 19-9-2010, Berkeley, CA, USA 415. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Svanberg, Katarina; Bendsoe, Niels; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen 421. Wintz, Sebastian; Puzic, Aleksandar; ›Investigation of Basal Cell Carcinoma Using Strache, Thomas; Bunce, Christopher; Körner, Michael; Muldimodal Imaging‹ Schönherr, Tommy; Neubert, Andreas; 2. Doktoranden-Symposium zur Krebsforschung, McCord, Jeffrey; Mönch, Ingolf; Mattheis, Roland; 24-4-2010, Dornburg, Germany Raabe, Jörg; Quitmann, Christoph; Erbe, Artur and Fassbender, Jürgen 416. Voigt, Felix; Gerliz, Viktor; Sivakov, Vladimir; ›Vortex coupling in magnetic multilayer elements‹ Bauer, Gottfried and Christiansen, Silke DPG Frühjahrstagung 2011, 13-3-2011, Dresden, ›Photoluminescence of Wet Chemically Etched Germany 184 Silicon Nanowires‹ Quansol 2010, 7-3-2010, Brigels (Breil), Switzerland 422. Wirth, Janina; Schneider, Thomas; Csáki, Andrea; Garwe, Frank and Fritzsche, Wolfgang 417. Voigt, Felix; Bauer, Gottfried H.; Sivakov, Vladimir; ›Plasmonic nanoparticles and DNA structures: Berger, Andreas and Christiansen, Silke Applications in label-free sensing and ›Photoluminescence Properties of Silicon Nano- in plasmonic lithography‹ wires Produced by Wet Chemical Etching Using Gunosines and Quadruplexes; COST Action MP0802 Varying Etching Conditions (Times, Temperatures)‹ Annual Meeting, 15-9-2010, London, UK E-MRS 2010 Spring Meeting, 7-6-2010, Strasbourg, Frankreich 423. Wirth, Janina; Csáki, Andrea; Garwe, Frank; Jahr, Norbert; Hähnel, Gerd; Wustelt, Philipp and 418. Voigt, Sebastian; Rothhardt, Manfred; Becker, Martin; Fritzsche, Wolfgang Lupke, Thomas; Thieroff, Christoph; Teubner, Andreas ›Manipulation of DNA-molecules with ultrashort and Mehner, Jan laser pulses by using of metal nanoparticles as ›Homogeneous catheter for esophagus high- laser light antennas‹ resolution manometry using ﬁ ber Bragg gratings‹ International Symposia ›DNA-based MicroNano- Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics integration‹ 2010, 28-5-2010, Jena, Germany and Treatment Applications X, 23-1-2010, San Francisco, California, USA appendix

Poster 428. Becker, Martin; Brückner, Sven; Lindner, Eric; Leich, Martin; Rothhardt, Manfred and Bartelt, Hartmut Poster ›Fiber Bragg Grating Inscription With Ultraviolet Femtosecond Radiation and Two Beam 424. Ahrentorp, Fredrik; Jonasson, Christian; Interference in Germanium-Free Fibers‹ Blomgren, Jakob; Astalan, Andrea; Mefford, Olin T.; Bragg Gratings, Photosensitivity and Poling in Glass Yan, Minhao; Courtois, Jeremie; Berret, Jean-Francois; Waveguides (BGPP)/ Optical Sensors (Sensors), Fresnais, Jerome; Sandre, Olivier; Müller, Robert 21-6-2010, Karlsruhe, Germany and Johansson, Christer ›Sensitive High Frequency AC Susceptometry 429. Bergner, Norbert; Mayer, Tobias; Romeike, Bernd; of Magnetic Nanoparticle Systems‹ Reichart, Rupert; Kalff, Rolf; Dietzek, Benjamin; 8th International Conference on the Scientifi c and Krafft, Christoph and Popp, Jürgen Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, ›Raman, FTIR and CARS Microscopic Imaging Rostock-Warnemünde, Germany for Detection of Brain Tumours‹ 6th International SPEC 2010 conference, 26-6-2010, 425. Anders, Solveig; May, Torsten; Manchester, United Kingdom Zakosarenko, Vyacheslav; Peiselt, Katja; Heinz, Erik; Starkloff, Michael; Zieger, Gabriel; Krüger, Andre; 430. Bergner, Norbert; Romeike, Bernd; Reichart, Rupert; Kreysa, Ernst; Siringo, Giorgio; Esch, Walther Kalff, Rolf; Krafft, Christoph and Popp, Jürgen and Meyer, Hans Georg ›Raman microscopic imaging for detection of ›Cryogenic bolometers for brain tumours‹ astronomical observations in the sub-mm range‹ P4L scientifi c meeting, 29-11-2010, Paris, France 36th International Conference on Micro and Nano Engineering, 19-9-2010, Genua, Italy 431. Bergner, Norbert; Romeike, Bernd; Reichart, Rupert; Kalff, Rolf; Krafft, Christoph and Popp, Jürgen 426. Andrä, Gudrun; Bergmann, Joachim; Gawlik, Annett; ›Toward Raman Spectroscopy for 185 Höger, Ingmar; Schmidt, Thomas; Falk, Fritz; in vivo tumour diagnosis in neurosurgery‹ Burghardt, Berthold and Eberhardt, Gabriele 2nd Postgraduate Symposium on Cancer Research, ›Laser Induced Crystallization Process 24-4-2010, Dornburg, Germany for Multicrystalline Silicon Thin Film Solar Cells‹ 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 432. Bochmann, Arne; Pietsch, Matthias; 6-9-2010, Valencia, Spain Christiansen, Silke and Urmoneit, Uwe ›Pseudo-3D thin fi lm silicon solar cell diagnostics 427. Andrä, Gudrun; Sensfuss, Steffi ; Sivakov, Vladimir; using a Ga-ion beam polishing together with Eisenhawer, Björn; Dellith, Andrea; Scheffel, Andy electron backscatter diffraction (EBSD)‹ and Falk, Fritz Photovoltaic Materials and Manufacturing Issues, ›Hybrid Solar Cells Based on Silicon Nanowires and 5-10-2010, Denver, USA Semiconducting Polymers‹ 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 433. Borzycki, Krzysztof; Kobelke, Jens; Schuster, Kay 6-9-2010, Valencia, Spain and Wojcik, Jan ›Arc fusion splicing of photonic crystal fi bers to standard single mode fi bers‹ Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, Brussels, Belgium anhang

434. Böhme, René; Rösch, Petra; Deckert, Volker and 440. Cialla, Dana; Petschulat, Jörg; Hübner, Uwe; Popp, Jürgen Schneidewind, Henrik; Zeisberger, Matthias; ›Describing Single Proteins Located Mattheis, Roland; Pertsch, Thomas; Möller, Robert in Membrane Structures by TERS‹ and Popp, Jürgen XXII International Conference on ›Utilizing of anisotropic plasmonic arrays Raman Spectroscopy, 10-8-2010, Boston, MA, USA for analytics‹ PhoNa – International Workshop, 24-3-2010, Jena, 435. Böhme, René; Richter, Marc; Rösch, Petra; Germany Deckert, Volker and Popp, Jürgen ›Probing Cell Membrane Models 441. Cialla, Dana; Deckert-Gaudig, Tanja; Laue, Michael; by Tip-Enhanced Raman Spectroscopy – TERS‹ Möller, Robert; Naumann, Dieter; Deckert, Volker and XXII International Conference on Popp, Jürgen Raman Spectroscopy, 10-8-2010, Boston, MA, USA ›TERS as a Diagnostic Tool for Single Virus Detection‹ 436. Brönstrup, Gerald; Csáki, Andrea; Jahr, Norbert; XXII. International Conference Leiterer, Christian; Berger, Andreas; Hoffmann, Björn on Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA and Christiansen, Silke ›Optical properties of 442. Cialla, Dana; Strelau, Katharina; Schüler, Thomas; single crystalline silicon nanowires‹ Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; DPG-Frühjahrstagung, 21-3-2010, Regensburg, Fritzsche, Wolfgang; Möller, Robert and Popp, Jürgen Germany ›Reproduzierbare SERS-Substrate für eine chipbasierte Analytik hergestellt in einem 437. Buske, N. and Dutz, Silvio Bottom-Up oder einem Top-Down Prozess‹ ›Colloidal stability of water based dispersions con- Bunsentagung, 13-5-2010, Bielefeld, Germany taining large single domain particles of magnetite‹ 186 International Workshop on Magnetic Particle Ima- 443. Cialla, Dana; Petschulat, Jörg; Hübner, Uwe; ging, 18-3-2010, Lübeck, Germany Schneidewind, Henrik; Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Pertsch, Thomas; Möller, Robert 438. Canat, Guillaume; Lombard, Laurent; Spittel, Ron; and Popp, Jürgen Jetschke, Sylvia and Bourdon, Pierre ›Anisotropic gold nanostructures ›Effective Area Scaling of the Multiﬁ lament Fiber‹ for SERS application‹ 2010 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) XXII. International Conference on and Quantum Electronics and Laser Science Raman Spectroscopy, 8-8-2010, Boston, MA, USA Conference (QELS), 18-5-2010, San Jose, CA, USA

439. Cialla, Dana; Petschulat, Jörg; Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Pertsch, Thomas; Möller, Robert and Popp, Jürgen ›Utilizing of anisotropic plasmonic arrays for analytics‹ Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care II, 12-4-2010, Brussels, Belgium appendix

444. Csáki, Andrea; Jahn, Franka; Henkel, Thomas; 450. Dutz, Silvio; Kuntsche, J.; Eberbeck, D.; Kobelke, Jens; Latka, Ines; Lindner, Florian; Müller, Robert and Zeisberger, Matthias Malsch, Daniell; Schneider, Thomas; Schröder, Kerstin; ›Asymmetric fl ow fi eld-fl ow fractionation Schuster, Kay; Schwuchow, Anka; Spittel, Ron; of magnetic iron oxide multicore nanoparticles‹ Zopf, David and Fritzsche, Wolfgang Deutscher Ferrofl uid Workshop, 29-9-2010, ›Innenbeschichtung von mikrostrukturierten Benediktbeuern, Germany optischen Faser (MOF) mit plasmonisch-aktiven Nanopartikelschichten für neuartige bioanalytische 451. Dutz, Silvio; Amstad, E. and Buske, N. Sensorik‹ ›Novel Large Single Domain Magnetite Thüringer Grenz- und Oberfl ächentage (ThGOT) und Core-Shell Particles‹ Thüringer Kolloquium ›Dünner Schichten in der Optik‹, Deutscher Ferrofl uid Workshop, 29-9-2010, 7-9-2010, Gera, Germany Benediktbeuern, Germany

445. Deckert-Gaudig, Tanja; Rauls, Eva and Deckert, Volker 452. Dutz, Silvio; Kuntsche, J.; Eberbeck, D.; Müller, Robert ›TERS Studies of Homogeneously Immobilized and Zeisberger, Matthias Aromatic Amino Acids‹ ›Magnetic properties of iron oxide multicore XXII International Conference on nanoparticles classifi ed by asymmetric fl ow Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA fi eld-fl ow fractionation‹ International Conference on the Scientifi c and 446. Deckert-Gaudig, Tanja; Freier, Erik; Merkendorf, Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Tobias; Gerwert, Klaus and Deckert, Volker Warnemünde, Germany ›TERS Measurements on Halobacterium Salinarum‹ XXII International Conference on 453. Dutz, Silvio; Schaap, A.; Stoeber, B. and Hafeli, U. Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA ›Fractionation of Magnetic Microspheres in a Microfl uidic Spiral‹ 447. Deckert-Gaudig, Tanja and Deckert, Volker International Conference on the Scientifi c and 187 ›Atomically Flat Metal Nanoplates: Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Ideal Substrates for TERS Measurements‹ Warnemünde, Germany XXII International Conference on Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA 454. Dutz, Silvio; Stoeber, B. and Hafeli, U. ›A Microfl uidic Spiral For Size Dependent 448. Deckert-Gaudig, Tanja; Kämmer, Evelyn and Fractionation Of Magnetic Microspheres‹ Deckert, Volker Functionalized Nanobiomaterials for Medical ›A New Approach to Sequence Proteins: Applications Workshop, 4-10-2010, Denver, USA TERS on Insulin Fibrils‹ XXII International Conference on 455. Ebert, Björn; Mielke, Olaf; Kunert, Jürgen; Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA Stolz, Ronny and Ortlepp, Thomas ›Gray zone measurements of Josephson junctions 449. Deckert, Volker comparator cells with different topologies‹ ›Tip-Enhanced Raman Scattering Sensitive, Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, Label-Free, Nanoscale‹ Washington, USA XXII International Conference on Raman Spectroscopy, 10-8-2010, Boston, MA, USA anhang

456. Eisenhawer, Björn; Zhang, Dongfeng; Michler, Johann; 462. Hoffmann, Björn; Sivakov, Vladimir; Brönstrup, Gerald; Lerose, Damiana and Christiansen, Silke Bochmann, Arne; Pietsch, Matthias; Höﬂ ich, Katja; ›Growth of highly doped silicon nanowires Talkenberg, Florian; Hübner, Uwe and by pulsed laser deposition‹ Christiansen, Silke Materials Research Society Spring Meeting 2010, ›Metallic and Silicon Nanostructures 5-4-2010, San Francisco, USA for optical and sensory Applications‹ Innovationsforum Mikro-Nano-Integration, 29-11-2010, 457. Emerson Zang, Emerson; Rudolph, Martin; Erfurt, Germany Martin, Karin; Nett, Markus; Henkel, Thomas and Roth, Martin 463. Hoffmann, Björn; Brönstrup, Gerald; Hübner, Uwe; ›Triggering Expression of Orphan Pathways Lerose, Damiana and Christiansen, Silke in a Microﬂ uidic System‹ ›Epitaxial silicon nanowire growth catalyzed by 6. Jahrestagung des Vereins gold dot arrays from electron beam lithography ›Arbeitskreis Mikrosysteme für Biotechnologie patterning using silane precursors‹ und Lifesciences e.V.‹, 10-11-2010, Materials Research Society Spring Meeting 2010, 6-4-2010, San Francisco, USA 458. Fritzsche, Wolfgang; Csáki, Andrea; Möller, Robert and Christiansen, Silke 464. Hoffmann, Björn; Niederberger, Christoph; Brönstrup, ›NAWION Nanowire-basierte parallele Bioanalytik Gerald; Hübner, Uwe and Christiansen, Silke auf der Basis von dielektrophoretisch präparierten ›Single crystalline gold nanodots on silicon integrierten Chipsubstraten‹ substrates: a combined EBL & VLS-CVD-process‹ Innovationsforum Mikro-Nano-Integration, 29-11-2010, Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Erfurt, Germany Gesellschaft 2010, 23-3-2010, Regensburg, Germany

459. Glathe, Sascha; Berkov, D. V.; Zeisberger, Matthias 465. Hoffmann, Björn; Sivakov, Vladimir; Talkenberg, 188 and Mattheis, Roland Florian; Brönstrup, Gerald and Christiansen, Silke ›Splitting of a moving transverse domain wall ›Semiconductor-Insulator-Semiconductor (SIS) in a magnetic nanostripe in a transverse fi eld‹ solar cells based on silicon nanowires using 3. IEEE Magnetic Society Summer school Dresden, plasma-assisted ALD: processing and 16-8-2010, Dresden, Germany electro-optical properties‹ Baltic ALD 2010 & GerALD 2, 16-9-2010, Hamburg, 460. Gleichmann, Nils; Kielpinski, Mark; Malsch, Daniell; Germany Horbert, Peter and Henkel, Thomas ›Modellgestützter Entwurf 466. Höfl ich, Katja; Gösele, Ulrich and Christiansen, Silke mikrofl uidischer Netzwerke‹ ›Photoexcitation of Volume Plasmons 15. Heiligenstädter Kolloqium, 27-9-2010, Heilbad in Metallic Nanoshells‹ Heiligenstadt, Germany Materials Research Society Spring Meeting 2010, 5-4-2010, San Francisco, USA 461. Haverkamp, Imke; Ortlepp, Thomas; Mielke, Olaf; Kunert, Jürgen; Stolz, Ronny; Meyer, Hans Georg and Töpfer, Hannes ›Linearity of a digital SQUID magnetometer‹ Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, Washington, USA appendix

467. Hübner, Uwe; Schneidewind, Henrik; Cialla, Dana; 472. Kobelke, Jens; Schuster, Kay; Spittel, Ron; Weber, Karina; Zeisberger, Matthias; Mattheis, Roland; Hartung, Alexander; Schwuchow, Anka; Möller, Robert and Popp, Jürgen Kirchhof, Johannes and Bartelt, Hartmut ›Fabrication of regular patterned SERS arrays ›Dispersion Tailored Microstructured Fibers – by electron beam lithography‹ Core Dopant Effects‹ Biophotonics: Photonic Solutions for Photonic Crystal Fibers IV, 12-4-2010, Brussels, Better Health Care II, 12-4-2010, Brussels, Belgium Belgium

468. Jahr, Norbert; Anwar, Mamuna; Stranik, Ondrej; 473. Kröckel, Lars; Schwotzer, Günter and Koch, Manfred Csáki, Andrea; Pöhlmann, Rüdiger; ›Fluorescence Monitoring Schröter, Siegmund and Fritzsche, Wolfgang of Phophate Concentrations in Sea Water‹ ›Combined plasmonic nanostructures 10th European Conference on Optical Chemical Sensors as novel tool for bio-sensing‹ and Biosensors Europt(r)ode X, 28-3-2010, Prag, P4L scientiﬁ c meeting, 29-11-2010, Paris, France Czech Republic

469. Jauernig, Uta; Schröter, Siegmund; Brückner, Sven; 474. Langner, Andreas; Such, Mario; Schotz, Gerhard; Vlcek, Miroslav and Bartelt, Hartmut Reichel, Volker; Grimm, Stephan; Just, Florian; ›Strukturierte Gitterkoppler auf Endfl ächen von Leich, Martin; Kirchhof, Johannes; Wedel, Bjorn; Lichtleitfasern für Anwendungen zur spektralen Kohler, Gunnar; Strauch, Olaf; Mehl, Oliver; Filterung und Sensorik‹ Krause, Volker and Rehmann, Georg 111. DGaO-Tagung, 26-5-2010, Wetzlar, Germany ›Development, manufacturing and lasing behavior of Yb-doped ultra large mode area fi bers based on 470. Julich, Sandra; Kopielski, Andreas; Urban, Matthias; Yb-doped fused bulk silica‹ Kielpinski, Mark; Kretschmer, Robert; Riedel, Marko; Fiber Lasers VII: Technology, Systems, and Wagner, Stefan; Möller, Robert; Werres, Sabine; Applications, 25-1-2010, San Francisco, California, USA Fritzsche, Wolfgang and Henkel, Thomas 189 ›Lab-on-a-chip-system for electrical Phytophthora 475. Lapresta-Fernández, A.; Doussineau, T.; Cranfi eld, C.; detection with integrated PCR microchamber and Steiniger, F.; Dutz, Silvio and Mohr, G. microarray‹ ›Magnetic and fl uorescent core-shell nanoparticles DNA-based MicroNano-Integration, 27-5-2010, Jena, for ratiometric pH sensing‹ Germany 10th European Conference on Optical Chemical Sensors and Biosensors Europt(r)ode X, 28-3-2010, Prag, 471. Kielpinski, Mark; Malsch, Daniell; Gleichmann, Nils Czech Republic and Henkel, Thomas ›Herstellung von Tropfenbasierten 476. Lapresta-Fernández, A.; Doussineau, T.; Cranfi eld, C.; Lab-On-a-Chip nach Anwenderprotokoll‹ Steiniger, F.; Dutz, Silvio and Mohr, G. 6.Jahrestagung des Vereins ›Magnetic core-shell fl uorescent pH nanosensors‹ ›Arbeitskreis Mikrosysteme für Biotechnologie International Conference on the Scientifi c and Clinical und Lifesciences e.V.‹, 10-11-2010, Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Warnemünde, Germany anhang

477. Lau, Katherine; Matthäus, Christian; Popp, Jürgen; 482. Lin, Xiumei; Deckert-Gaudig, Tanja; Treffer, Regina Wood, Bayden; Klöpper, Jennifer; Paus, Ralf and and Deckert, Volker Deckert, Volker ›Tip-Enhanced Raman Scattering (TERS) ›Label-Free Non-Destructive Identiﬁ cation of Uracil Strands‹ of Stem Cells in the Hair Follicle with XXII International Conference on Confocal Raman Spectroscopy‹ Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA XXII International Conference on Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA 483. Lindner, Eric; Chojetzki, Christoph; Becker, Martin; Brückner, Sven; Rothhardt, Manfred and Bartelt, 478. Lehmann, Hartmut; Kröckel, Lars; Schwotzer, Günter; Hartmut Willsch, Reinhardt; Trupp, Sabine; Mohr, Gerhard J.; ›Thermal induced regeneration of Heuermann, Rüdiger and Zielinski, Oliver Fiber Bragg Gratings in photosensitive ﬁ bers and ›Interrogation of Absorption-based Optical their use in high temperature sensor networks‹ Chemosensors by White Light Spectroscopy and Optical Sensing and Detection, 12-4-2010, Brussels, Chemometric Methods‹ Belgium 10th European Conference on Optical Chemical Sensors and Biosensors Europt(r)ode X, 28-3-2010, Prag, 484. Macha, Pascal; van der Ploeg, Simon; Oelsner, Gregor; Czech Republic Il‘ichev, Evgeny; Meyer, Hans Georg; Wuensch, Stefan and Siegel, Michael 479. Leiterer, Christian; Csáki, Andrea; Berg, Steffen; ›Losses in Coplanar Waveguide Resonators Kretschmer, Robert and Fritzsche, Wolfgang at Millikelvin Temperatures‹ ›Dielektrophorese-basierte Mikrointegration Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, von metallischen Nanostrukturen und Germany DNA-Einzelmolekülen für die berührungslose Herstellung nanoskaliger Drähte‹ 485. Mariani, Melissa; Maccoux, Lindsey; Matthäus, 190 Innovationsforum Mikro-Nano-Integration, 29-11-2010, Christian; Diem, Max; Hengstler, Jan and Erfurt, Germany Deckert, Volker ›Micro-Raman Detection of Nuclear Membrane Lipid 480. Leiterer, Christian; Berg, Steffen; Jahr, Norbert; Urban, Fluctuations in Senescent Cancer Cells‹ Matthias; Csáki, Andrea and Fritzsche, Wolfgang XXII International Conference on ›Microintegration of DNA-molecules and Raman Spectroscopy, 12-8-2010, Boston, MA, USA nanostructures using dielectrophoresis‹ DNA-Based MicroNano Integration, 29-5-2010, Jena, 486. Mielke, Olaf; Ortlepp, Thomas; Stolz, Ronny; Kunert, Germany Jürgen; Meyer, Hans Georg and Töpfer, Hannes ›Improved robustness for RSFQ circuits by 481. Leiterer, Christian; Jahr, Norbert; Berg, Steffen; implementing multiple phase shifting elements‹ Brönstrup, Gerald; Christiansen, Silke; Csáki, Andrea Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, and Fritzsche, Wolfgang Washington, USA ›Mikrointegration von metallischen Nanopartikeln und Halbleiter-Nanowire mittels positiver 487. Mielke, Olaf; Ortlepp, Thomas; Meyer, Hans Georg Dielektrophorese für sensorische Applikationen‹ and Töpfer, Hannes Mikro-Nano-Integration 2.GMM Workshop, 3-3-2010, ›Experimental investigations of an Erfurt, Germany RSFQ 8-Bit-Shiftregister with π-phaseshifter‹ Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, Germany appendix

488. Milz, Steffen; Sivakov, Vladimir; Christiansen, Silke; 493. Neugebauer, Ute; Bocklitz, Thomas; Kurz, Christian; Niepelt, Raphael; Borschel, Christian and Thielecke, Hagen; Clement, Joachim; Hochhaus, A.; Ronning, Carsten Krafft, Christoph and Popp, Jürgen ›Nanowires for photovoltaic and ›A new approach towards the detection and identi- thermoelectric power generation‹ ﬁ cation of circulating tumour cells‹ DPG Frühjahrstagung 2010, 21-3-2010, Regensburg, Jahrestagung der dt., öster. & schweizer. Germany Gesellschaften für Hämatologie und Onkologie, 1-10-2010, Berlin, Germany 489. Mühlig, Christian; Bublitz, Simon; Grimm, Stephan; Langner, Andreas and Schötz, Gerhardt 494. Nykytenko, Alla; Eskelinen, Antti Pekka; ›Characterization of preform raw materials for Leiterer, Christian; Csáki, Andrea; Törmä, Päivi high power ﬁ ber lasers using LID absorption and Fritzsche, Wolfgang measurement technique‹ ›DNA-origami functionalized Laser-Induced Damage in Optical Materials: 2010, with metal nanoparticles‹ 26-9-2010, Boulder, USA DNA-Based MicroNano Integration, 29-5-2010, Jena, Germany 490. Müller, E.; Kurland, H.; Grabow, J.; Staupendahl, G.; Andrä, W.; Dutz, Silvio; Bellemann, M.; Schneider, F. 495. Ortlepp, Thomas; Engert, Sonja; Mielke, Olaf; and Müller, F. Kunert, Jürgen and Töpfer, Hannes

›Kontrolle der Kristallphasen in Fe2O3-Nanopulvern ›RSFQ circuits with reduced power consumption‹

bei der Herstellung durch CO2-Laserverdampfung‹ Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, Jahrestagung der Deutschen Keramischen Germany Gesellschaft, 22-3-2010, Hermsdorf, Germany 496. Panasyuk, A. D.; Podchernyaeva, I. A.; Neshpor, I. P.; 491. Müller, E.; Kurland, H.; Grabow, J.; Staupendahl, G.; Gawalek, Wolfgang and Ivanov, V. N. Dutz, Silvio; Bellemann, M.; Schneider, F.; ›Wear and Corrosion Resistant Magnetron Titanium 191 Nietzsche, S. and Müller, F. Borides-Based Coatings‹ ›Investigations on controlling the crystal Materials and Coatings for Extreme Performances,

modiﬁ cation of Fe2O3 nanoparticles produced 2010, Ponizovka, Ukraine

by CO2 laser vaporization‹ International Conference on the Scientiﬁ c and 497. Putsche, Isabel; Neugebauer, Ute; Krafft, Christoph Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, and Popp, Jürgen Warnemünde, Germany ›Towards SERS-Detection of Circulating Tumor Cells from Blood by Functionalized Nanoparticles‹ 492. Neugebauer, Ute; Bocklitz, Thomas; Clement, Joachim; 6th International SPEC 2010 conference, 26-6-2010, Krafft, Christoph and Popp, Jürgen Manchester, United Kingdom ›Towards Detection and Identiﬁ cation of Circulating Tumour Cells using Raman Spectroscopy‹ 498. Richter, Marc; Hedegaard, Martin; Deckert-Gaudig, 6th International SPEC 2010 conference, 26-6-2010, Tanja and Deckert, Volker Manchester, United Kingdom ›Multivariate Analysis of TERS Maps on a Single Human Colon Cancer Cell‹ XXII International Conference on Raman Spectroscopy, 10-8-2010, Boston, MA, USA anhang

499. Rothhardt, Manfred; Becker, Martin; Chojetzki, 505. Schwarz, Martha; Kretschmer, Robert; Seise, Barbara; Christoph; Lindner, Eric and Bartelt, Hartmut Urban, Matthias; Henkel, Thomas; Möller, Robert and ›Strain sensor chains beyond 1000 individual Popp, Jürgen ﬁ ber Bragg gratings‹ ›Identiﬁ cation and characterization of micro- Bragg Gratings, Photosensitivity and Poling in organisms using an automated biochip platform‹ Glass Waveguides (BGPP)/ Optical Sensors (Sensors), 15. Heiligenstädter Kolloqium, 27-9-2010, Heilbad 21-6-2010, Karlsruhe, Germany Heiligenstadt, Germany

500. Sarau, George; Christiansen, Silke; 506. Seise, Barbara; Kretschmer, Robert; Urban, Matthias; Lewandowska, Renata and Roussel, Bernard Henkel, Thomas; Popp, Jürgen and Möller, Robert ›Future of Raman in PV development‹ ›Chip based point-of-care analysis 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), for the detection of epizootics – 19-6-2010, Honolulu Hawaii, USA Autonomous epizootic lab-on-a-chip system‹ 12th Status Seminar Chip Technologies, Sequencing 501. Sarau, George; Bochmann, Arne and and Functional Genomics, 2-4-2010, Frankfurt am Christiansen, Silke Main, Germany ›Correlating stresses, defect structure and electrical activity on the micrometer scale in solar silicon‹ 507. Seise, Barbara; Kretschmer, Robert; Brinker, Anja; MRS Workshop: Photovoltaic Materials and Schwarz, Martha; Urban, Matthias; Henkel, Thomas; Manufacturing Issues, 4-10-2010, Denver, USA Popp, Jürgen and Möller, Robert ›Chip based point-of-care analysis 502. Schneider, Jens; Dore, Jonathon; Christiansen, Silke; for the detection of epizootics – Falk, Fritz; Lichtenstein, Norbert; Bernd, Valk; Autonomous epizootic lab-on-a-chip system‹ Lewandowska, Renata; Slaoui, Abdou; 2nd annual Lab-on-a-Chip World Congress, Maeder, Xavier; Lábár, János; Sáfrán, György; 27-10-2010, San Diego CA, USA 192 Werner, M.; Naumann, V. and Hagendorf, C. ›Solar Cells from Crystalline Silicon on Glass Made 508. Sivakov, Vladimir; Hoffmann, Björn; Voigt, Felix; by Laser Crystallized Seed Layers and Subsequent Brönstrup, Gerald; Pietsch, Matthias and Solid Phase Epitaxy‹ Christiansen, Silke 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference, ›New Thin Film Solar Cell Concepts Based 6-9-2010, Valencia, Spain on Silicon Nanowires on Glass as well as in polymer matrix‹ 503. Schneider, Thomas; Csáki, Andrea and 8th International Conference on Coatings on Glass Fritzsche, Wolfgang and Plastics-ICCG8, 13-6-2010, Braunschweig, ›Noble metal nanostructures as Germany optical biosensor for DNA hybridization‹ DNA-based MicroNano-Integration, 17-5-2010, Jena, 509. Spindler, Susann; Borschel, Christian; Niepelt, Germany Raphael; Geburt, Sebastian; Lerose, Damiana; Christiansen, Silke; Gutsche, Christoph; Regolin, Ingo; 504. Schneider, Thomas; Csáki, Andrea; Jahr, Norbert Prost, Werner; Tegude, Franz Josef; Stichtenoth, and Fritzsche, Wolfgang Daniel; Schwen, Daniel and Ronning, Carsten ›LSPR-based biosensing with noble metal ›Ion Beam Induced Alignment of nanoparticles using single particle spectroscopy‹ Semiconductor Nanowires‹ Functionalized Plasmonic Nanostructures for DPG Tagung, 22-3-2010, Regensburg, Germany Biosensing, 18-4-2010, Monte Verita, Schwitzerland appendix

510. Springborn, Ulrike; Anders, Solveig; Härtel, Enrico; 516. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Bocklitz, Thomas; Kohlmann, Johannes; Müller, Franz; Schubert, Marco; Schmitt, Michael; Krafft, Christoph; Deckert, Volker; Starkloff, Michael; Wende, Gerd and Svanberg, Katarina; Bendsoe, Niels; Dietzek, Wendisch, Rüdiger Benjamin and Popp, Jürgen ›Optimisation of SINIS voltage standard circuits‹ ›Biomedical Imaging by Means of Linear and Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, Non-Linear Raman Microspectroscopy‹ Germany Bunsentagung, 13-5-2010, Bielefeld, Germany

511. Stanca, Sarmiza; Müller, Robert; Fritzsche, Wolfgang 517. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Latka, Ines; and Biskup, Ch. Bocklitz, Thomas; Krafft, Christoph; Deckert, Volker; ›Fluorescent magnetic nanoparticles for Bendsoe, Niels; Svanberg, Katarina; the delivery of biomolecules‹ Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen 8th International Conference on the Scientiﬁ c and ›Biomedical Imaging by Means of Linear Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, and Non-Linear Raman Microspectroscopy‹ Rostock-Warnemünde, Germany Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care II, 12-4-2010, Brussels, Belgium 512. Stelzner, Thomas; Pietsch, Matthias; Voigt, Felix; Berger, Andreas; Sivakov, Vladimir; Lerose, Damiana; 518. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Svanberg, Katarina; Talkenberg, Florian; Hoffmann, Björn and Bendsoe, Niels; Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen Christiansen, Silke ›Multimodal imaging for investigating ›Silicon nanowire-based radial p-n junction morphochemistry of tissue samples‹ solar cells‹ JSMC / JCB Workshop ›Microbes, Models, 5th Forum on New Materials, 13-6-2010, Montecatini and Methods‹, 5-9-2010, Jena, Germany Terme, Italy 519. Vogler, Nadine; Meyer, Tobias; Bocklitz, Thomas; 513. Talkenberg, Florian; Hoffmann, Björn; Sivakov, Schmitt, Michael; Krafft, Christoph; Deckert, Volker; 193 Vladimir; Brönstrup, Gerald and Christiansen, Silke Svanberg, Katarina; Bendsoe, Niels; ›A comparison of plasma-assisted and thermal ALD Dietzek, Benjamin and Popp, Jürgen of ZnO using DEZ precursor: initial growth and ›Morphochemistry investigations of tissue ﬁ lm properties‹ by multimodal imaging‹ Baltic ALD 2010 & GerALD 2, 16-9-2010, Hamburg, photonics4life Annual Meeting, 5-11-2010, Germany St. Andrews, Scotland

514. Treffer, Regina; Lin, Xiumei and Deckert, Volker 520. Voigt, Felix; Bauer, Gottfried H.; Sivakov, Vladimir; ›Tip-enhanced Raman scattering on DANN and Berger, Andreas and Christiansen, Silke RNA strands‹ ›Photoluminescence Properties of Silicon Nano- Konferenz NFO 11, Near-ﬁ eld Optics, Nanophotonics & wires Produced by Wet Chemical Etching Using Related Techniques, 31-8-2010, Peking, China Varying Etching Conditions (Times, Temperatures)‹ Materials Research Society Spring Meeting 2010, 515. Unger, Sonja; Dellith, Jan; Scheffel, Andy and 5-4-2010, San Francisco, USA Kirchhof, Johannes

›Diffusion in Yb2O3-Al2O3-SiO2 glass‹ 10. ESG Konferenz, 30-5-2010, Magdeburg, Germany anhang

521. Wagner, Kerstin; Seemann, Thomas; Wyrwa, Ralf; 526. Weber, Karina; Cialla, Dana; Hübner, Uwe; Zeisberger, Clement, Joachim H.; Müller, Robert; Matthias; Schneidewind, Henrik; Kirsch, Konstantin; Nietzsche, Sandor and Schnabelrauch, Matthias Mattheis, Roland; Möller, Robert and Popp, Jürgen ›Synthesis and investigation of cell interaction of ›On the way to reusable SERS-Arrays magnetic nanoparticles with catechol-containing in (bio)analytic‹ shells‹ XXII. International Conference on 8th Internat. Conf. on the Scientifi c and Clinical Raman Spectroscopy, 8-8-2010, Boston, MA, USA Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Rostock-Warnemünde, Germany 527. Weber, Karina; Strelau, Katharina; Brinker, Anja; Rudolph, Bettina; Möller, Robert and Popp, Jürgen 522. Wächtler, Maria; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; ›A bioanalytical system based on Rau, Sven and Popp, Jürgen magnetic nanoparticles and SERS detection‹ ›Excited-state dynamics of Ruthenium-based Statusseminar Frankfurt, 2-4-2010, Frankfurt, Black Absorbers‹ Germany 22. Lecture Conference of the GDCh-Division of Photochemistry, 27-9-2010, Erlangen, Germany 528. Weißfl og, Ina; Vogler, Nadine; Dellith, Andrea; Svatos, Ales; Boland, Wilhelm; Dietzek, Benjamin and Popp, 523. Wächtler, Maria; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; Jürgen Rau, Sven and Popp, Jürgen ›CARS Investigation of Plant Leaf Surfaces‹ ›Localization of the initially photoexcited transition XXII. International Conference on in Ru-based black absorbers‹ Raman Spectroscopy, 9-8-2010, Boston, MA, USA XXII. International Conference on Raman Spectroscopy, 8-8-2010, Boston, MA, USA 529. Wirth, Janina; Schneider, Thomas; Csáki, Andrea and Fritzsche, Wolfgang 524. Wächtler, Maria; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; ›Noble metal nanoparticles as optical biosensor 194 Rau, Sven and Popp, Jürgen for biomolecular interactions‹ ›Resonance Raman Studies of European Student Conference on Microbial Ruthenium-based Black Absorbers‹ Communication, 28-9-2010, Jena, Germany International Bunsen Discussion Meeting on Light Harvesting and Solar Energy Conversion, 29-3-2010, 530. Woetzel, Stefan; Schultze, Volkmar; Stuttgart, Germany IJsselsteijn, Robbert and Meyer, Hans Georg ›Integrated arrays of 525. Weber, Karina; Strelau, Katharina; Uhlemann, Werner; optically pumped magnetometers‹ Kretschmer, Robert; Fritzsche, Wolfgang; Biomag 2010, 28-3-2010, Dubrovnik, Kroatien Möller, Robert and Popp, Jürgen ›SERS and chip based microfl uidics for the analysis 531. Wotschadlo, Jana; Müller, Bianca; Kühn, Julia; of low molecular substances and biologically active Nikolajski, Melanie; Pachmann, Katharina; molecules‹ Buske, Norbert; Müller, Robert; Liebert, Tim; Workshop Novel biomolecule sensing technologies Schnabelrauch, Matthias; Heinze, Thomas; 2010, 27-5-2010, Jena, Germany Hochhaus, Andreas and Clement, Joachim H. ›Short-Term Application of Magnetic Core-Shell Nanoparticles – Effect on Immune Cells‹ 8th Internat. Conf. on the Scientifi c and Clinical Applications of Magnetic Carriers, 25-5-2010, Rostock-Warnemünde, Germany appendix

532. Wyrwa, Ralf; Michaelis, N.; Wagner, Kerstin; Neueste Veröffentlichungen Seemann, Thomas; Nikolajski, Melanie; Clement, Joachim H.; Müller, Robert; Heinze, Thomas Latest Publications and Schnabelrauch, Matthias ›Novel superparamagnetic iron oxide nanoparticles 536. Brönstrup, Gerald; Jahr, Norbert; Leiterer, Christian; stabilized with chelating amino cellulose‹ Csáki, Andrea; Fritzsche, Wolfgang; 3rd International NanoBio Conference 2010, and Christiansen, Silke 24-8-2010, Zürich, Switzerland ›Optical Properties of Individual Silicon Nanowires for Photonic Devices‹ 533. Zeisberger, Matthias; Schneidewind, Henrik; ACS Nano 4(12), Vol 4, 7113–7122, 2010 Hübner, Uwe; Weber, Karina and Mattheis, Roland ›Ag covered quartz nanodots for SERS‹ 537. Gonchar, K. A. ; Golovan, L. A.; Timoshenko, V. Yu.; Gordon Research Conference on Plasmonics: Sivakov, Vladimir and Christiansen, Silke ›The Science and Engineering of Nanoscale Optics‹, ›Effects of light localization in photoluminescence 13-6-2010, Waterville, ME, USA and Raman scattering in silicon nanostructures‹ Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics 534. Zieger, Gabriel; May, Torsten; Zakosarenko, Volume 74, Number 12, 1712-1714, 2010 Vyacheslav; Anders, Solveig; Schubert, Marco; Born, Detlef; Heinz, Erik and Meyer, Hans Georg 538. Presselt, Martin; Dietzek, Benjamin; Schmitt, Michael; ›Optimization of a TES array for Rau, Sven; Winter, Andreas; Jäger, Michael; a passive video-rate THz security camera‹ Schubert, Ulrich Sigmar; Popp, Jürgen Applied Superconductivity Conference, 8-1-2010, ›A Concept to Tailor Electron Delocalization: Washington, USA Applying QTAIM Analysis to Phenyl-Terpyridine Compounds‹ 535. Zieger, Gabriel; May, Torsten; Zakosarenko, J. Phys. Chem A114, 13163, 2010 Vyacheslav; Anders, Solveig; Schubert, Marco; 195 Born, Detlef; Heinz, Erik and Meyer, Hans Georg ›Optimization of a TES array for a passive video-rate THz security camera‹ Kryoelektronische Bauelemente, 10-3-2010, Berlin, Germany anhang

Lehrveranstaltungen Brinker, Anja ›Allgemeine und Organische Chemie‹ Teachings Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Biology and Pharmacy Aichele, Claudia ›Grundpraktikum Physik (Nebenfach)‹ ›Physikalische Chemie V‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy Faculty of Chemistry and Earth Sciences

Bartelt, Hartmut Chwala, Andreas ›Mikrooptik/Micro Optics‹ ›Geowissenschaftliches Geländeseminar 2010 Lecture and Exercises at the Friedrich Schiller University Ausbildungsteil: Magnetfeldkartierung‹ Jena; Faculty of Physics and Astronomy Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Fiber Optics‹ Lecture and Exercises at the Friedrich Schiller University Cialla, Dana Jena; Faculty of Physics and Astronomy ›Physikalische Chemie II‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; ›Fiber Optics‹ Faculty of Chemistry and Earth Sciences Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy ›Master of Photonics‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Bergner, Norbert Faculty of Physics and Astronomy ›Physik I‹ Seminar at the University of Applied Sciences Jena; Csáki, Andrea 196 Department of Fundamental Sciences ›Biophysikalische Chemie – Spektroskopische Methoden I und II‹ ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Biology and Pharmacy Faculty of Chemistry and Earth Sciences Dietzek, Benjamin ›Anfängerpraktikum Physik II‹ ›Physikalische Chemie III: Atom- und Molekülbau‹ Practical Training at the University of Applied Sciences Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Jena; Department of Fundamental Sciences Faculty of Chemistry and Earth Sciences

›Vakuumphysik‹ ›Physikalische Chemie V: Statistische Thremodynamik‹ Practical Training at the University of Applied Sciences Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Jena; Department of SciTec Faculty of Chemistry and Earth Sciences

›Neue Konzepte für photonische Materialien und deren spektroskopische Charakterisierung‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences appendix

Dochow, Sebastian Fritzsche, Wolfgang ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ ›Einführung in die Analytik (Pharmazeuten)‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Faculty of Chemistry and Earth Sciences

›Physikalische Chemie I‹ Fröhlich, Frank Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; ›Thermodynamik‹ Faculty of Chemistry and Earth Sciences Lecture and Seminar at the University of Applied Sciences Jena; Department of SciTec ›Physik I‹ Seminar at the University of Applied Sciences Jena; Frosch, Torsten Department of Fundamental Sciences ›Scientiﬁ c Instrumentation‹ Practical Training at the University of Ecke, Wolfgang Applied Sciences Jena; Department of SciTec ›Sensorik‹ Practical Training at the University of Applied Sciences ›Physikalische Chemie II‹ Jena; Department of Electrical Engineering and Information Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Technology Faculty of Chemistry and Earth Sciences

›Faseroptik‹ ›Physikalische Chemie V‹ Lecture and Practical Training at the University of Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Applied Sciences Jena; Department of SciTec Faculty of Chemistry and Earth Sciences

Falk, Fritz Hartung, Alexander ›Thermodynamik und Kinetik der Phasenübergänge‹ ›Physikalisches Grundpraktikum‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; 197 Faculty of Physics and Astronomy Faculty of Physics and Astronomy

›Elastizitätstheorie und Defekte in Kristallen‹ Heintzmann, Rainer Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; ›Biophotonics‹ Faculty of Physics and Astronomy Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Photovoltaics‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; ›Advanced Quantitative Light Microscopy‹ Faculty of Physics and Astronomy Course at the Marine Biology Laboratory, Woods Hole, MA, U.S.A. Freitag, Isabel ›Physikalische Chemie II‹ ›Advanced Optical Microscopy‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; EMBO Practical Course, Plymouth, U.K. Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Advanced methods in optical ﬂ uorescence ›Allgemeine und Organische Chemie microscopy towards nanoscopy‹ für Studenten der Fachrichtung Biologie‹ International School of Physics Enrico Fermi, Varenna, Italy Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences anhang

Julich, Sandra Kröckel, Lars ›Biophysikalische Chemie – ›Grundlagen der Messtechnik‹ Spektroskopische Methoden I und II‹ Practical Training at the University of Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Applied Sciences Jena; Department of SciTec Faculty of Biology and Pharmacy ›Thermodynamik / Physikalische Chemie‹ Just, Florian Practical Training at the University of ›Physikalisches Grundpraktikum‹ Applied Sciences Jena; Department of SciTec Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy Leiterer, Christian ›Biophysikalische Chemie – Keiner, Robert Spektroskopische Methoden I und II‹ ›Scientiﬁ c Instrumentation‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the University of Faculty of Biology and Pharmacy Applied Sciences Jena; Department of SciTec Lindner, Eric ›Physikalische Chemie V‹ ›Physikalisches Grundpraktikum‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Faculty of Physics and Astronomy

Krafft, Christoph Linzen, Sven ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ ›Geowissenschaftliches Geländeseminar 2010 Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Ausbildungsteil: Magnetfeldkartierung‹ Faculty of Chemistry and Earth Sciences Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences 198 ›Physikalische Chemie I‹ Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Macha, Pascal Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Structure of Matter – An Introduction to Principles of Solid State Physics‹ ›Infrarot Spektroskopie‹ Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy Faculty of Chemistry and Earth Sciences Matthäus, Christian ›Physikalische Chemie II‹ ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Faculty of Chemistry and Earth Sciences

›Physikalische Chemie IV‹ Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences appendix

Mayerhöfer, Thomas Paa, Wolfgang ›Einführung in die Physikalische Chemie für Pharmazeuten‹ ›Applied Laser Technology‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Lecture, Seminar and Excercises at the Friedrich Schiller Faculty of Chemistry and Earth Sciences University Jena; Faculty of Physics an Astronomy

›Physikalische Chemie (Biochemie/Molekularbiologie I)‹ ›Laserdiagnostik für die Prozesscharakterisierung‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Seminar at the University of Applied Sciences Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Department of SciTec

Meyer, Hans-Georg ›Angewandte Lasertechniken Teil 2: ›Structure of Matter – Der Laser als Werkzeug‹ An Introduction to Principles of Solid State Physics‹ Lecture and Excercises at the Friedrich Schiller University Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Jena; Faculty of Physics an Astronomy Faculty of Physics and Astronomy Popp, Jürgen Möller, Robert ›Physikalische Chemie III‹ ›Allgemeine und Organische Chemie‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Faculty of Biology and Pharmacy ›Spektroskopie/Bildgebungsverfahren‹ ›Physikalische Chemie III‹ Lecture and Practical Training at the Friedrich Schiller Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Physikalische Chemie IV‹ Mühlig, Christian Lecture at the Friedrich Schiller University Jena; ›Laserdiagnostik für die Materialbearbeitung‹ Faculty of Chemistry and Earth Sciences 199 Seminar at the University of Applied Sciences Jena; Department of SciTec ›Physikalische Chemie V‹ Lecture and Practical Training at the Friedrich Schiller Neugebauer, Ute University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Physikalisch-chemische Übungen für Pharmazeuten‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Reichert, Anett Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Biophysikalische Chemie – Spektroskopische Methoden I und II‹ Nykytenko, Alla Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; ›Miniaturisierte Biotechnologie‹ Faculty of Biology and Pharmacy Practical Training at the Ilmenau University of Technology; Faculty of Mathematics and Natural Science

Oelsner, Gregor ›Structure of Matter – An Introduction to Principles of Solid State Physics‹ Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy anhang

Rudolph, Bettina Faculty of Physics an Astronomy ›Biophysikalische Chemie – Stolz, Ronny Spektroskopische Methoden I und II‹ ›Geowissenschaftliches Geländeseminar 2010 Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Ausbildungsteil: Magnetfeldkartierung‹ Faculty of Biology and Pharmacy Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Weber, Karina Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Biophysikalische Chemie – Spektroskopische Methoden I und II‹ Schönau, Thomas Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; ›Festkörperphysik‹ Faculty of Biology and Pharmacy Seminar at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics and Astronomy ›Spektroskopie/Bildgebungsverfahren‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Schüler, Thomas Faculty of Chemistry and Earth Sciences ›Biophysikalische Chemie – Spektroskopische Methoden I und II‹ ›Instrumentelle Analytik für Pharmazeuten‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Biology and Pharmacy Faculty of Chemistry and Earth Sciences

Schwarz, Martha Willsch, Reinhardt ›Allgemeine und Organische Chemie‹ ›Sensortechnik‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Lecture at the University of Applied Sciences Jena; Faculty of Biology and Pharmacy Department of Electrical Engineering and 200 Information Technology Seise, Barbara ›Physikalische Chemie V‹ ›Selected Topics on Sensor Technology, Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Part Optical Fiber Sensor Technology‹ Faculty of Chemistry and Earth Sciences Lecture at the University of Applied Sciences Jena; Department of SciTec Spittel, Ron ›Physikalisches Grundpraktikum (Nebenfach)‹ Wirth, Janina Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; ›Biophysikalische Chemie – Faculty of Physics and Astronomy Spektroskopische Methoden I und II‹ Practical Training at the Friedrich Schiller University Jena; Stafast, Herbert Faculty of Biology and Pharmacy ›Laserlicht zum Kühlen statt zum Heizen? Ultrakalte Atome und ihre Anwendung‹ Lecture at the Friedrich Schiller University Jena;

›Angewandte Lasertechniken Teil 2: Der Laser als Werkzeug‹ Lecture and Excercises at the Friedrich Schiller University Jena; Faculty of Physics an Astronomy appendix

Qualiﬁ zierungsarbeiten Pahlow, Susanne ›Oberﬂ ächenfunktionalisierung und Charakterisierung von Diploma -, Bachelor - and Master Theses magnetischen Beads für eine optimierte DNA-Anbindung‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. Bikowski, André ›Keimbildung und -wachstum bei der festphasenkristallisa- Patil, Vilas tion von amorphem Silicium – Simulation und Experiment‹ ›Sorting using piezo actuator‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the University of Applied Science Jena, 2010.

Büttner, Ullrich Pfeiffer, Marcel ›Entwicklung und Charakterisierung einer ›Untersuchung zum Aufbau eines hochempﬁ ndlichen rausch armen Flussregelschleife zur Auslese von supraleitenden Gravimeters für die Geophysik‹ supraleitenden Quanteninterferenzﬁ ltern‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the University of Applied Science Jena, 2010. Schmidt, Albrecht Dreßler, Christian ›Erzeugung von THz-Strahlung an Goldgitterstrukturen ›Optoelektronische Charakterisierung von Solarzellen‹ und ihre Charakterisierung‹ at the University of Applied Science Jena, 2010. at the Friedrich Schiller University Jena, 2010.

Höger, Ingmar Schmidt, Dominique ›Epitaktische Festphasenkristallisation polykristallinen ›Entwicklung, Aufbau und Test eines Messplatzes Siliciums für die Dünnschichtphotovoltaik‹ zur Qualiﬁ zierung von Multiturn-Sensoren‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the University of Applied Science Jena, 2010.

Hunger, Christoph Schmidt, Thomas ›Untersuchung lichtinduzierter Ladungstransferprozesse ›Untersuchungen zur epitaktischen Kristallisation 201 in homodinuklearen Ruthenium-Terpyridin-Komplexen‹ von Silicium mit einem Diodenlaser‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the Friedrich Schiller University Jena, 2010.

Karras, Christian Scholtes, Theo

›MNa-Defektzentren in CaF2-Einkristallen: Kombinierte ›Untersuchungen zu miniaturisierten optisch gepumpten fs-Laserpulsanregung bei 785 nm, 392 nm und 262 nm‹ Magnetometern mit und ohne Spin-Austausch-Relaxation‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the Friedrich Schiller University Jena, 2010.

Kaulfuß, Toni Schumann, I. ›DNA-Chip-basierte Detektion der Maul- und Klauenseuche‹ ›Holographische Auﬂ icht-Mikroskopie und at the University of Applied Science Jena, 2010. Speckle-Photometrie‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010 Kopielski, Andreas ›Optimierung und Etablierung eines PCR- und Hybridi- Sebesta, Alexander sierungs-Protokolls für den sequezspeziﬁ schen on-Chip ›Investigation of Halobacterium Membrane Mimics Nachweis der ITS II rDNA Region von Phytophthora ssp.‹ on the Nanoscale‹ Jena 2010 at the ETH Zurich, 2010. anhang

Sill, Ingo Habilitationen ›Epitaxie auf kristallinem Silizium durch Excimer-Laser Bestrahlung für Dünnschichtsolarzellen‹ Habilitations at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. Dietzek, Benjamin Steglich, Martin ›Charakterisierung und Steuerung ultraschneller ›Amorphe Emitter für kristalline Silizium-Heterosolarzellen‹ photoinduzierter Primärreaktionen‹ at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. at the Friedrich Schiller University Jena, 2010.

Teichmann, Christian ›Probleme der röntgenmikroanalytischen Charakterisierung Mitgliedschaften (EDS, WDS) von mit Bor dotierten Quarzgläsern für optische Anwendungen‹ Memberships at the University of Applied Science Jena, 2010. Andrä, Gudrun Wiederhold, Martin • Vorstand Solarinput e.V. Erfurt ›Automatisierung eines Messplatzes zur Untersuchung • European Material Research Society (E-MRS) von biologischen Zellen‹ at the University of Applied Science Jena, 2010. Bartelt, Hartmut • Associate Editor der Zeitschrift ›Photonic Sensors‹ Wirth, Janina • Mitglied im Editorial Board der Fachzeitschrift ›Optik‹ ›fs-Lasermanipulation von DNA-Molekülen und humanen • Mitglied im Beirat der Zertiﬁ zierungsstelle Zellen mit Metall-Nanopartikel-Antennen‹ der MFPA Weimar at the University of Applied Science, Jena 2010 • Mitglied im Fachausschuss ›Mikrooptik‹ der GMM • Mitglied im Kuratorium der Materialforschungs- und 202 -prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar Doktorarbeiten • Mitglied im Beirat des Technologieund Innovationspark Jena PhD Theses • Mitglied im wissenschaftlichen Beirat der Jenoptik AG • Deutscher Vertreter in WG7 der ISO Cialla, Dana zum Thema ›Diffractive Optics‹ ›Charakterisierung und Applikation innovativer • Mitglied im Arbeitskreis Mikrooptik der plasmonischer Substrate‹ deutschen Gesellschaft für Angewandte Optik at the Friedrich Schiller University Jena, 2010. • Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Angewandte Optik Strelau, Katharina ›Applikation neuartiger Silber-Nanostrukturen Becker, Martin für eine moderne Chip-basierte SERS-Analytik‹ • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) the Friedrich Schiller University Jena, 2010. • Optical Society of America (OSA)

Tschierlei, Stefanie Bierlich, Jörg ›Frequenz- und zeitaufgelöste Laser-Spektroskopie • Materials Research Society, Singapore an Licht-Sammelkomplexen‹ the Friedrich Schiller University Jena, 2010. Brönstrup, Gerald • American Vacuum Society (AVS) appendix

Christiansen, Silke Fritzsche, Wolfgang • American Physical Society (APS) • ESF network Plasmon Biosense: steering committee • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Deputy Chair Management Committee COST Action • Material Research Society (MRS) MP0802 Self-Assembled Guanosine Structures for Molecular Electronic Devices Deckert, Volker • Editorial Board: ›Plasmonics‹; ›Current Nanoscience‹ • Gesellschaft Deutscher Chemiker (GdCh) • Advisory board: German Cytometry Society • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Mitglied im VDI-GMM Fachausschuss • Royal Society of Chemistry (RSC) Mikro-Nano-Integration • SAS • VDI-GMM Fachausschuss Mikro-Nano-Integration

Dellith, Jan Frosch, Torsten • European Microbeam Analysis Society (EMAS) • Deutsche Physikalische Gesellschaft • Gesellschaft Deutscher Chemiker Dietzek, Benjamin • Deutsche Bunsengesellschaft • Mitglied Gesellschaft Deutscher Chemiker • Mitglied Fachgruppe Fotochemie der GdCH Glathe, Sascha • Mitglied in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft • Mitglied Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Dutz, Silvio • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Fachausschuss ›Magnetische Methoden in der Medizin‹ der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik Graulig, Christian (DGBMT) • Mitglied European Optical Society • Personal Member: Verband der Elektrotechnik, Elektronik, • Mitglied Optical Society of America Informationstechnik (VDE) • Personal Member: Deutschen Gesellschaft Grjasnow, Alexej 203 für Biomedizinische Technik (DGBMT) • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft • Materials Research Society (MRS) • Ferroﬂ uid Society Germany Habisreuther, Tobias • Deutsche Kommission der Elektrotechnik, Ecke, Wolfgang Arbeitsgruppe K184 • Member of Editorial Board of Int. J. of Smart and Nano Materials (Taylor & Francis) Hänschke, Frank • Member of the College of Reviewers of the • Mitglied Deutsche Thermoelektrische Gesellschaft (DTG) Canada Research Chairs program • Advisory Board Member of Asia Paciﬁ c Committee of Heintzmann, Rainer Smart and Nano Materials • Royal Microscopical Society (Mitglied der Kommision für Lichtmikroskopie) Falk, Fritz • Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Editorial Board Member of PLoS One

Franke, Marco Hoffmann, Björn • Optical Society of America (OSA) Student-Chapter • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • American Vacuum Society (AVS) anhang

Höﬂ ich, Katja Petruck, Paul • The European Physical Society (EPS) • Mitglied European Optical Society • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Material Research Society (MRS) Popp, Jürgen • Editorial Board Member of Applied Spectroscopy Kessler, Ernst • Editorial Board Member of ChemPhysChem • Mitglied Deutsche Thermoelektrische Gesellschaft (DTG) • Associate Editor ›Journal of Raman Spectroscopy‹ • Editor-in-Chief ›Journal of Biophotonics‹ Köbe, Hardy • Editorial Board Member Journal of Raman Spectroscopy • Mitglied Institute of Electrical and Electronics Engineers • Mitglied des Beirats der Jenoptik AG (IEEE) • Aufsichtsratmitglied der Wirtschaftsförderungsgesellschaft Jena mbH Lau, Katherine • Kuratoriumsmitglied STIFT • Gesellschaft Deutscher Chemiker (GdCh) • Koordinator des europäischen Exzellenznetzwerkes • Infrared and Raman Discussion Group (IRDG) ›PHOTONICS4LIFE‹ • Sprecher des BMBF-Forschungsschwerpunktes Linzen, Sven Biophotonik • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) • Mitglied der Fachorganisation Society for Applied Spectroscopy Mattheis, Roland • Mitglied der Fachorganisation • Mitglied Institute of Electrical and Electronics Engineers Deutscher Hochschulverband (IEEE) • Mitglied der Fachorganisation • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Deutsche Bunsengesellschaft • Mitglied Verein Deutscher Ingenieure (VDI) • Mitglied der Fachorganisation • Verband der Elektrotechnik, Elektronik, Deutsche Physikalische Gesellschaft 204 Informationstechnik (VDE/FA 9.4 der ITG) • Mitglied der Fachorganisation Gesellschaft Deutscher Chemiker Meyer, Hans-Georg • Mitglied des Rates der • Wissenschaftlicher Beirat AMA Chemisch-Geowissenschaftlichen Fakultät

Mühlig, Christian Reinhard, Andreas • Arbeitskreis ›DUV/VUV-Optik‹ (Photonic Net) • Optical Society of America (OSA) Student Chapter

Neugebauer, Ute Richter, Marc • Jurymitglied beim Landeswettbewerb Jugend-Forscht • Gesellschaft Deutscher Chemiker (GdCh) (Chemie) • Verband Biologie, Biowissenschaften & Biomedizin in Deutschland (Vbio) Paa, Wolfgang • Personal member: Anwenderkreis Riesenberg, Rainer Atmosphärendruckplasma • Mitglied European Optical Society • Personal member: Deutsche Physikalische Gesellschaft • Mitglied Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik (DPG) • COSPAR Associates Sarau, George • Material Research Society (MRS) • European Material Research Society (E-MRS) appendix

Schneidewind, Henrik Konferenzorganisation • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Conference Organization Sivakov, Vladimir • Material Research Society (MRS) Bartelt, Hartmut • American Vacuum Society (AVS) • Member Program Committee SPIE Optics + Optoelectro- nics 2011, Photonic Crystal Fibres, Prague, Czech Republic Stafast, Herbert • Member International Stearing Committee, Asia-Paciﬁ c • Personal member of APS, Bunsen Society, GDCh Optical Fiber Sensors Conference (APOS) February 2012, • Professor Extraordinary, Department of Physics, Sydney, Australia University of Stellenbosch, South Africa • Member Program Committee Photonics Europe 2010 ›Photonic Crystal Fibres‹, Brussels, Belgium Triebel, Wolfgang • Member Tech Committee Specialty Optical Fibers • Arbeitskreis ›DUV/VUV-Optik‹ (Photonic Net) Workshop (WSOF2010) Oaxaca, Mexico

Voigt, Felix Christiansen, Silke • European Material Research Society (E-MRS) • Quantsol2010 – 22nd Workshop on Quantum Solar Energy Conversion, Brigels, Schweiz March 2010 Wagner, Volker • COSPAR Associates Deckert, Volker • Asia Conference on the Social Sciences (ACSS) Meeting/ Wendt, Michael TERS Session, June 2010, Osaka, Japan • European Microbeam Analysis Society (EMAS) • Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) Dutz, Silvio • Member Program Committee Willsch, Reinhardt ›International Workshop on Magnetic Particle Imaging‹, 205 • Mitglied des Redaktionsbeirats March 2010, Lübeck, Germany der Fachzeitschrift ›SENSOR report‹ • Member Program Committee ›8th International • Stellv. Vorsitzender AMA Conference on the Scientiﬁ c and Clinical Applications of Fachausschuss ›Optische Sensorik‹ Magnetic Carriers‹, May 2010, Rostock, Germany • Member of Optical Fiber Sensors (OFS) International Steering Committee • Stellvertretender Vorsitzender AMA Fachausschuss ›Optische Sensorik‹ • Mitglied im VDI-GMM Fachausschuss Mikro-Nano-Integration

Wuttig, Andreas • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

Zeisberger, Matthias • Mitglied Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG)

Zeuner, Thomas • Personal member Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) anhang

Ecke, Wolfgang Popp, Jürgen • Session Chair of 4th European Workshop on Optical Fibre • Co-Chair des International Congress on Biophotonics Sensors, Porto, September 2010 (ICOB), September 2010, Quebec, Kanada • Member of Technical Program Committee of • 6. Symposiums des BMBF-Forschungsschwerpunktes 2nd Asia-Pacifi c Optical Sensors Conference (APOS) 2010, Biophotonik, September 2010, Ulm, Germany Guangzhou, China • Sommerschule für Hochbegabte Schüler ›Nano- und • Co-Chair of International Advisory Committee of Bionanotechnologie‹, June 2010, Jena, Germany Photonics 2010 Conference • Co-Chair der SPIE Photonics Europe, April 2010, • Co-Chair of SPIE International Conference ›Smart Sensor Brussels, Belgium Phenomena, Technology, Networks, and Systems‹ • Chair Biophotonics Sub-Conference, SPIE Photonic Europe, • Member of International Advisory Committee of Photonics4Life, March 2010, Brussels, Belgium Photonics 2010 Conference • Member Program Committee ›Biophotonics and Imaging • Executive Committee Member of SPIE‘s Symposium National Conference‹ (BioPIC), October 2010, Ireland ›Smart Structures and Materials & Non-Destructive • Member International Steering Committee ›Second Evaluation and Health Monitoring‹, September 2010, International Conference on Vibrational Optical Activity San Diego/CA, USA (VOA-2) and Bio-Medical Applications of Raman • Program Committee Member of SPIE International Spectroscopy‹ (BMARS), August 2010, Albany/NY, USA Conference ›Fiber Optic Sensors and Applications VII‹, April 2010, Orlando/FL, USA Riesenberg, Rainer • Member Program Committee and Chair, Sensor+Test Fritzsche, Wolfgang Congress ›Infrarotsensoren und -systeme‹, May 2010, • Scientifi c Advisory Committee of the International Nürnberg, Germany Society for Nanoscale Science, Computation and Engineering (ISNSCE) Schuster, Kay • Deputy Chair Management Committee COST Action • COST TD1001 ›Novel and Reliable Optical Fibre Sensor 206 MP0802 Systems for Future Security and Safety Applications‹ • Chair, International Symposium ›DNA-Based MicroNano- (OFSeSa), Photonics Europe, Brüssel, April 2010 Integration‹, May 2010, Jena, Germany Willsch, Reinhardt Gawalek, Wolfgang • Member of Technical Program Committee and Discussion • EUCAS 2010, Member National Committee Group Chair of 4th European Workshop on Optical Fibre Sensors EWOFS-2010, Porto Ilichev, Evgeny • Member of Technical Program Committee of SPIE • Chair International Program Committee ›Mesoscopic International Conference ›Fiber Optic Sensors and Structures: Fundamentals and Applications‹ (MSFA-2010), Applications VII‹, DSS-2010, Orlando/FL, USA June 2010, Novosibirsk, Russia • Member of Technical Program Committee of SPIE Photonics Asia, 2010, Beijing, China Meyer, Hans-Georg • Member of International Advisory Committee of • Member Program Committee Applied Superconductivity 2nd Asia-Pacifi c Optical Sensors Conference APOS-2010, Conference (ASC), August 2010, Washington, USA Guangzhou, China • Member Advisory Committee Workshop on Low Tempe- • Member of International Advisory Committee of rature Electronics (WOLTE), June 2010, Guaruja, Brazil Photonics 2010 Conference Guwahati, India • Mitglied des Kongressbeirats der internationalen OPTO-Konferenzen appendix

Gastwissenschaftler Lin, Xiu-mei Department of Chemistry, Xiamen University, China Guest Scientist June 2009 – May 2011

Prof. Andreev, Andrey Prof. Prikhna, Tetiana Bulgarian Academy of Sciences, Institute of Superhard Materials, Kiew, Ukraine Institute for Solid State Physics, Soﬁ a, Bulgary since November 2006 February – April 2010 Roy, Philippe Anwar Alebrahim, Mohammad Université de Limoges, France Al Al-Bayt-University, Jordan August 2010 September 2009 – May 2011 Dr. Sarau, George Appelt, Daniel Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik, King’s College London, Biomedical and Health, Halle, Germany United Kingdom March 2010 – December 2010 October 2010 – October 2012 Dipl. Phys. Shchekin, Pavel Dr. Balakrishnan, Muralidharan Novosibirsk Technical University, Novosibirsk, Russia Novaled AG Dresden, Germany November 2010 – January 2011 July 2009 – March 2011 Dr. Shevchenko, S. Bielecki, Christiane Verkin Institute Kharkov, Kharkov, Ukraine Universitätsklinikum Jena, Abteilung Gastroenterologie, July 2010 – August 2010 Germany September 2009 – August 2011 Dr. Stanca, Sarmiza 207 DAAD-Stipendiatin, Marie-Curie Fellow Prof. Buev, Andrei Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Physiologie, DAAD-Stipendiat Germany Mari Staatsuniversität Yoschlar-Ola, Russia October 2009 – January 2010 November 2010 – December 2010 Dr. Stranik, Ondrey Dore, Jonathon EU-Marie-Curie-Stipendiat CSG-Solar Leipzig, Germany Biomedical Diagnostic Institute, Dublin City University, November 2009 – December 2010 Irland October 2009 – December 2012 Prof. Greenberg, Yakov S. Novosibirsk Technical University, Novosibirsk, Russia Tolstik, Tatiana June 2010 – September 2010 Universitätsklinikum Jena, Innere Medizin, Germany August 2010 – July 2013 Lerose, Damiana Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik, Wächtler, Maria Halle, Germany Stipendiatin der Studienstiftung des Deutschen Volkes, November 2007 – December 2010 Germany October 2009 – September 2012 anhang

Wicker, Kai Gutachtertätigkeiten King’s College London, Randall Division of Cell and Molecular Biophysics, United Kingdom Referee activities October 2010 – October 2012 Bartelt, Hartmut Wirth, Janina • Optics Express Stipendiatin der JSMC Graduiertenschule • Optics Letters der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Germany • Journal of Applied Physics March 2010 – December 2011 • Applied Optics • Journal of Lightwave Technology Zhiwen, Pan • Photonics Technology Letters Sun Yat-sen University, • Deutsche Forschungsgemeinschaft Department of Physics & Engineering, China • Foundation for Polish Science July 2010 – June 2011 Becker, Martin • Sensors & Actuators: B. Chemical • Photonics Technology Letters • Applied Optics • SPIE Optical Engineering

Christiansen, Silke • Small • Applied Physics Letters • Journal of Applied Physics • Nanotechnology 208 • Physica E • Physica Status Solidi • Journal of Crystal Growth • Solid State Technolology • Journal of Chemical Physics and Physical Chemistry • Chemistry of Materials • Acta Materialia • Semiconductor Science and Technology • Progress in Photovoltaic • Nano Letters • American Chemical Society-Petroleum research Funds • DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung Österreichs (FWF) • Projects of the European Commission in FP6 and FP7 in the ICT-Priority • European Society for Quantum Solar Energy Conversion appendix

Csaki, Andrea Fritzsche, Wolfgang • ACS Nano • Nature Nanotechnology • Journal of Physics B • Optic Express • Journal of Physics D • Plasmonics • Nanotechnology • Sensors • Small Dutz, Silvio • Alexander von Humboldt-Stiftung AvH • Nanomedicine • EU: IST FET-Open project evaluation • International Journal of Hyperthermia • European Science Foundation/Exploratory • AIP: Conference Proceeding Series Workshop Program • Nanotechnology • Tel Aviv University • Advanced Functional Materials Dietzek, Benjamin • Advanced Materials • Chemistry – a Central European Journal • Analytical Chemistry • Chemistry Physics Letters • Angewandte Chemie • Journal of Physical Chemistry • Journal of Biophotonics • Journal of Raman Scattering • Journal of Nanobiotechnology • Journal of Raman Scattering • Journal of Physical Chemistry • Journal of Biomedical Optics Frosch, Torsten Ecke, Wolfgang • Journal of Biomedical Optics • Optics Letters • Journal of Raman Spectroscopy • Applied Optics • Journal of Environmental Monitoring • Optics Express • Analyst • IoP Measurement Science and Technology; • Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine Smart Materials and Structures • Journal of Materials Chemistry 209 • IEEE J. of Sensors; J. of Optics A; • Journal of Molecular Spectroscopy Phot. Tech. Lett.; J. Lightwave Tech. • SPIE Optical Engineering Habisreuther, Tobias • Elsevier J. Optics & Laser Tech.; Optics and Laser Eng. • Superconductor Science and Technology • Francis & Taylor Intern. J. of Smart and Nanomaterials Henkel, Thomas Falk, Fritz • Alexander von Humboldt-Stiftung • DFG • Deutsche Forschungsgemeinschaft • Optics Letters • Mikroﬂ uidics/Nanoﬂ uidics • Solar Energy Materials and Solar Cells • Lab-on-a-Chip • Investitionsbank Sachsen-Anhalt anhang

Heintzmann, Rainer Latka, Ines • Optics Express • Optics and Lasers in Engineering • Biophysical Journal • Cryogenics • Nature Methods • Sensors • Nature Biotechnology • Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. Macha, Pascal • Journal of Biophotonics • Progress in Electromagnetics Research (PIER) • Optics Letters • J. Optics Linzen, Sven • The Analyst • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • DFG May, Torsten Hübner, Uwe • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • Microelectronic Engineering (MEE) Meyer, Hans-Georg Ilichev, Evgeny • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • Nature Physics • Physical Review Letters Möller, Robert • Superconductor Science & Technology • Biosensors Bioelectronics • Physical Review B • Analytical Bioanalytical Chemistry • Journal of Condensed Matter • Langmuir • EuroPhysics Letters Müller, Robert Jetschke, Sylvia • Acta Materialia • Applied Optics • Journal of Alloys and Compounds 210 Kanka, Mario Popp, Jürgen • SPIE (Journal of Biomedical Optics) • Analytical Chemistry • Optics Express • Journal of Physical Chemistry • Nature Chemical Biology Krafft, Christoph • Journal of Raman Spectroscopy • Journal of Biophotonics • ChemPhysChem • Journal of Raman Spectroscopy • Angewandte Chemie • The Analyst • Applied Spectroscopy • Analytical and Bioanalytical Chemistry • The Analyst • Analytical Chemistry • PhysChemChemPhys • Applied Spectroscopy • Journal of Biomedical Optics • Theoretical Chemistry Accounts • Sensors & Actuators • Vibrational Spectroscopy • Journal of Dairy Research • SPIE • Inorganic Chemistry • Lasers in Medical Sciences • ACS Nano • Handbook of Biophotonics • Journal of the American Oil Chemists‘ Society • Analytical and Bioanalytical Chemistry Kröckel, Lars • Chemical Physics Letters • IoP Measurement Science and Technology • Vibrational Spectroscopy appendix

• Journal of the American Chemical Society Stelzner, Thomas • Deutsche Forschungsgemeinschaft • Chemistry of Materials • Deutscher Akademischer Austausch-Dienst • physica status solidi (Rapid Research Letters) • Alexander von Humboldt-Stiftung AvH • Journal of Nanoscience and Nanotechnology • Thüringen Innovativ • Nanotechnology • Carl-Zeiss-Stiftung • Solid State Sciences • Landestiftung Baden-Württemberg • Applied Surface Science • Czech-Science Foundation • Semiconductor Science and Technology • ERA-Chemistry • Nuclear Instruments and • Irish Research Council for Science, Methods in Physics Research, B Engineering & Technology (IRCSET) • Ministry of Science Israel

Riesenberg, Rainer Stolz, Ronny • Optics Express • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • Applied Optics • Friedrich-Schiller-Universität Jena Willsch, Reinhardt • IEEE Photonics Technology Letters Schmelz, Matthias • Optics Express • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • Applied Optics • IoP Measurement Science & Technology Schröder, Kerstin • IEEE Journal of Sensors • Optics Express • SPIE Optical Engineering • IoP Smart Materials and Structures • Sensors & Actuators • Measurement Science and Technology Wuttig, Andreas Schröter, Siegmund • Applied Optics 211 • Optics Letters • Optics Express

Schultze, Volkmar Zakosarenko, Viatcheslav • Superconductor Science & Technology • IEEE Trans. on Appl. Supercond. • Physical Review Letters • Superconductor Science & Technology • Referee Schuster, Kay • Optical Materials

Sivakov, Vladimir • Journal of Material Research • Journal of Material Chemistry • Nano Letters • Advanced Materials • European Journal of Inorganic Chemistry • Journal Electrochemical Society • The Research Committee of Hong Kong Baptist University • European Research Council Executive Agency (ERC) • The National Research Council of Iceland anhang

Partner • CeramOptec GmbH, Bonn • Cetoni GmbH, Korbußen Partners • Charitè, Univeritätsmedizin Berlin, Berlin • chemagen Biopolymer Technologie AG, Baesweiler National • chemicell GmbH, Berlin • 4H Jena engineering GmbH, Jena • Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH, Osterode • AB Elektronik GmbH (TT electronics), Werne • CiS Institut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt • Advanced Optic Solutions (AOS) GmbH, Dresden • CLONDIAG GmbH, Jena • aee Aktiengeseelschaft für erneuerbare Energien, • ConSens GmbH, Ilmenau Frankfurt a.M. • CSG Solar AG, Thalheim • AIFOTEC Fiberoptics GmbH, Meiningen • Deutsches GeoForschungszentrum Potsdam, Potsdam • Airbus Deutschland GmbH, Hamburg-Finkenwerder • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut • Airsense Analytics GmbH, Schwerin für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Wessling • Aixtron AG, Aachen • Deutsches Zentrum für Luft- u. Raumfahrt, Köln • Akkreditierte Hygieneinspektionsstelle für Trinkwasser- • Deutsches Zentrum für Luft- u. Raumfahrt, Bonn systeme — Dr.-Ing.-C. Gollnisch & Dipl.-In, Rackwitz • Deutsches Zentrum für Luft- u. Raumfahrt e.V., Berlin • AMIC GmbH, Berlin • Diehl BGT Defence GmbH, Röthenbach an der Pegnitz • Analytik Jena AG, Jena • EADS, München • Analytik Jena IDC Geräteentwicklungsgesellschaft mbH, • Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen Langewiesen • EMC microcollections GmbH, Tübingen • Asphericon, Jena • ersol Solar Energy AG, Erfurt • Audi AG, Neckarsulm • ESW GmbH, Jenoptik AG, Wedel • Aura Optik, Jena • Etamax Space GmbH, Braunschweig • AVISO GmbH Mechatronic Systems, Greiz-Gommla • European Research Service GmbH, Münster • Bartec GmbH, Gotteszell • Fachhochschule Friedberg, Friedberg 212 • Bauhaus-Universität Weimar, Weimar • Fachhochschule Jena, Jena • bbi biotech GmbH, Petershagen • FBGS Technologies – • BECIT GmbH, Halle Fibre Bragg Graing Technologies GmbH, Jena • Bestec GmbH, Berlin-Adlershof • FEE GmbH, Idar Oberstein • Biolitec AG, Jena • Ferdinand-Braun-Institut für • Biometra GmbH, Göttingen Höchstfrequenztechnik (FBH), Berlin • Bioskin GmbH, Berlin • Fernsteuergeräte Kurt Oelsch GmbH, Berlin • Biosolutions Halle GmbH, Halle (Saale) • Fibers and Technology GmbH, Berlin • Bruker Daltronics AG, Bremen • FiberTech GmbH, Berlin • Bundesanstalt für Geowissenschaftenund Rohstoffe, • Fiberware GmbH, Mittweida Hannover • FIBOTEC Fiberoptics GmbH, Meiningen • Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin • Fibotec Fiberoptics GmbH, Meiningen • Bundeswehr Wehrtechnische Dienststelle für Schiffe und • Forschungs- und Erprobungsstelle für Führungs- und Marinewaffen, Eckernförde Einsatzmittel der Bundespolizei, Lübeck • BWT Wassertechnik GmbH, Schriesheim • Forschungsgesellschaft für Messtechnik, Sensorik und • Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Oldenburg Medizintechnik e.V. Dresden, Frankfurt a.M. • Carl Zeiss AG, Jena • Forschungszentrum Dresden-Rossendorf e.V., Dresden • Carl Zeiss Jena GmbH, Jena • Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich • Carl Zeiss MicroImaging GmbH, Jena • Fraunhofer Center für Si-Photovoltaik (CSP), Halle • Carl-Zeiss-SMT AG, Oberkochen appendix

• Fraunhofer Institut f. angewandte Optik und • Friedrich-Schiller-Universität, Feinmechanik (IOF), Jena Institut für Ernährungswissenschaften, Jena • Fraunhofer Institut f. Zuverlässigkeit und • Friedrich-Schiller-Universität, Mikrointegration (IZM), Berlin Institut für Festkörperphysik, Jena • Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für Angewandte Ökologie, Aachen Festkörpertheorie und Theoretische Optik, Jena • Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik (IBMT), • Friedrich-Schiller-Universität, St. Ingbert Institut für Geowissenschaften, Jena • Fraunhofer Institut für Lasertechnik, Aachen • Friedrich-Schiller-Universität, • Fraunhofer Institut für Nachrichten, Institut für Informatik, Jena Heinrich-Hertz-Institut, Berlin • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für Informatik, • Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberﬂ ächentechnik Technische und Angewandte Informatik, Jena (IST), Braunschweig • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für • Fraunhofer Institut für Silicatforschung (ISC), Würzburg Materialwissenschaften und Werkstofftechnologie, Jena • Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik, • Friedrich-Schiller-Universität, St. Ingbert Institut für Mikrobiologie, Jena • Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und • Friedrich-Schiller-Universität, Plasmatechnik (FEP), Dresden Institut für Mikrobiologie, Jena • Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM), • Friedrich-Schiller-Universität, Kaiserslautern Institut für Optik und Quantenelektronik, Jena • Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für Prüfverfahren (IZFP), Dresden Organische Chemie und makromolekulare Chemie, Jena • Freie Universität Berlin, Berlin • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Alexander-Uni Erlangen-Nürnberg, Inst. f. Optik, Institut für Physikalische Chemie, Jena Information und Photonik, Erlangen • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Löfﬂ er-Institut, Institut für Otto-Schott-Institut für Glaschemie, Jena 213 bakterielle Infektionen und Zoonosen, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Jena • Fritz Kübler GmbH, Villingen-Schwenningen • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • Friedrich-Schiller-Universität, Hämatologie/Internistische Onkologie, Jena Abbe School of Photonics, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für Diagnostische und Interventionelle Biologisch-Pharmazeutische Fakultät, Jena Radiologogie, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Centre for Molecular Biomedicine, Jena Institut für Innere Medizin II, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät, Jena Institut für Klinische Chemie und Labordiagnostik, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Institut für Angewandte Optik, Jena Institut für Medizinische Mikrobiologie, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Institut für Angewandte Physik, Jena Institut für Neurochirurgie, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena Institut für Pathologie, Jena • Friedrich-Schiller-Universität, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, Institut für Biochemie und Biophysik, Jena Klinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie, Jena anhang

• Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • IMMS Institut für Klinik für Hals-, Nasen und Ohrenheilkunde, Jena Mikroelektronik &-Mechatronik Systeme gGmbH, Ilmenau • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • IMPAC Infrared GmbH, Frankfurt Klinik für Innere Medizin I (Kardiologie), Jena • Impex HighTech GmbH, Rheine • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • IMSTec GmbH, Mainz Klinik für Innere Medizin II (Gastroenterologie), Jena • IMTEK – Institut für Mikrosystemtechnik, • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, University of Freiburg, Freiburg Klinik für Neurochirurgie, Jena • INNOVENT e.V., Jena • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • Institut für Konstruktion und Verbundbauweisen e.V., Klinik für Neurologie, Jena Chemnitz • Friedrich-Schiller-Universität, Universitätsklinikum, • Institut of Analytical Sciences e.V., Dortmund Onkologisches Forschungslabor, Jena • iSuppli Deutschland GmbH, München • FSU-Universitätsrechenzentrum/Multimediazentrum, • ITP GmbH Gesellschaft für Intelligente Texti, Weimar Jena • iX-factory Dortmund, Dortmund • fzmb GmbH Forschungszentrum für Medizintechnik • Jena Geos, Jena und Biotechnologie, Bad Langensalza • Jena-Geos Ingenieurbüro GmbH, Jena • General Electric Global ResearchForschungszentrum • Jena-Optronik GmbH, Jena Garching, Garching • JenLab GmbH, Jena • Geophysik GGD, Leipzig, Leipzig • Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH, Jena • Geophysikbüro Munstermann, Gommern • Jenoptik Diode Lab GmbH, Berlin • GMBU, Halle • Jenoptik Laser GmbH, Jena • Grintech GmbH , Jena • Jenoptik Laserdiode GmbH, Jena • Guardian Flachglas GmbH, Bitterfeld-Wolfen • Jenoptik Optical Systems GmbH, Jena • H.C. Starck GmbH, Goslar • Jenoptik Polymer Systems GmbH, Jena • Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung, • Jenoptonik Verteidigung und zivile Systeme, Jena 214 Institut für Mikro- & Informationstechnik, • Jenpolymer Materials Ltd. & CoKG, Jena Villingen-Schwenningen • Jeol (Germany) GmbH, Eching • Hellma Materials, Jena • JETI Technische Instrumente GmbH, Jena • Helmholtz-Zentrum Berlin für • j-fi ber GmbH, Jena Materialien und Energie GmbH, Berlin • JLM Innovation, Tübingen • Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, Leipzig • JPK Instruments AG, Berlin • Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG, Kleinostheim • j-plasma GmbH, Jena • Heraeus Senor Technology GmbH, Kleinostheim • JT Optical Engine GmbH CoKG, Jena • Highyag GmbH, Stahnsdorf • Julius-Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut • HNP Mikrosysteme GmbH, Parchim für Kulturpfl anzen (BBA), Braunschweig • Hochschule Magdeburg-Stendal (FH), Magdeburg • Justus-Liebig-Universität Giessen, Giessen • Holotaoptics, Bad Tölz • Karlsruher Institut für Technologie der Helmholtz- • HS Bremerhaven, Hochschule, Bremerhaven Gemeinschaft und der Uni Karlsruhe (KIT), Karlsruhe • HTS Systeme GmbH, Wallenfels • Kayer-Threde GmbH, München • Hygrosens Instruments GmbH, Löffi ngen • KT-systems, Essen • IAI industrial systems gmbH, Großbeeren • Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH, Leipzig • IBA GmbH, Göttingen • Kustan Umwelttechnik GmbH, Rudolstadt • IL Metronic Sensortechnik GmbH, Ilmenau-Unterpörlitz • Laserline GmbH, Mülheim-Kärlich • Imbut GmbH, Greiz • Laserzentrum Hannover e.V., Hannover • Layertec GmbH, Mellingen appendix

• Leibniz-Institut für Altersforschung, • Radiometer Physics GmbH, Meckenheim Fritz-Lipmann-Institut, Jena • Raith GmbH Dortmund, Dortmund • Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung • Raytek GmbH, Berlin Dresden e.V., Dresden • Repower, Rendsburg • Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung & • Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn Infektionsbiologie e.V., Hans-Knöll-Institut, Jena • Robert-Koch-Institut, Berlin • Leoni Fiberoptics GmbH, Lederhose • Robot Systeme – Scientifi c Precision Instruments GmbH, • LightTrans GmbH, Jena Oppenheim • Linos Photonics GmbH & Co.KG, München • Rofi n-Sinar Laser GmbH, Hamburg • LISA laser products OHG Fuhrberg & Teichmann, • Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Heidelberg Katlenburg-Lindau • RWE Energie AG, Essen • Maicom Quarz GmbH, Posterstein • Schott AG, Division Schott Lithotec, Jena • Material-Technologie & Kristalle GmbH, Jülich • Schott Nexterion, Jena • Max Planck Institut für Chemische Ökologie, Jena • Schott Solar AG, Alzenau • Max-Born-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V., • Sensitec Naomi GmbH, Mainz Berlin • Sentec Instruments GmbH, Berlin • Max-Delbrück-Centrum für MolekulareMedizin, • Siegert Thin Film Technology GmbH, Hermsdorf Berlin-Buch • Siemens AG, Erlangen • Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena • Siemens AG, München • Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Jena • Singulus Technologies AG, Kahl • Max-Planck-Institut für die Physik des Lichtes – MPL, • SmarAct GmbH, Oldenburg Erlangen • Solvay Infra Bad Hönningen, Bad Hönningen • Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart • Sonopress GmbH Gütersloh, Gütersloh • Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik Halle, Halle • Speck Sensorsysteme GmbH, Jena • Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching • STW Straßen-, Tief- und Wasserbau GmbH, • Max-Planck-Institut für Radioastronomie Bonn, Bonn Remptendorf/Thür. 215 • Messtechnik EHEIM GmbH, Schwaigern • Supracon AG, Jena • Micro-Epsilon Messtechnik, Ortenburg • Sura Chemicals GmbH, Bucha • Microfl uidic ChipShop GmbH, Jena • SURA Instruments GmbH, Jena • Micro-Hybrid Elektronic GmbH, Hermsdorf • TecArt Group GmbH, Erfurt • MicroMountains Application AG, Villingen-Schwenningen • Technische Universität Braunschweig, • mso Jena Mikroschichtoptik GmbH, Jena Institut für Hochfrequenztechnik, Braunschweig • NanoElekTro Technik GmbH, Freising • Technische Universität Clausthal, • NFT Nano-Filtertechnik GmbH, München Energie-Forschungszentrum Niedersachsen, Clausthal • Northrop Grumman LITEF GmbH, Freiburg • Technische Universität Dresden, Dresden • Novotechnik Stiftung & Co. Messwertaufnehmer OHG, • Technische Universität Dresden, Ostfi ltern Institut für Bioanalytische Chemie, Dresden • Oswald-Electromotoren GmbH, Miltenberg • Technische Universität Dresden, Institut für • PENTAX Europe GmbH, Hamburg Strömungsmechanik, LS Magnetofl uiddynamik, Dresden • Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig • Technische Universität Dresden, • Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Berlin Klinik für Neurochirurgie, Dresden • PREMA Semiconductor GmbH, Mainz • Technische Universität Hamburg-Harburg, Hamburg • Quantifoil Instruments GmbH, Jena • Technische Universität Ilmenau, Ilmenau • Quantifoil Micro Tools GmbH, Jena • Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet • ra.ID particle systems GmbH, Berlin Physikalische Chemie/Mikroreaktionstechnik, Ilmenau anhang

• Technische Universität Ilmenau, • Universität Stuttgart, Stuttgart Fakultät für Informatikund Automatisierung, • Universität Ulm, Ulm InstiTechnische Universitätt BMTI, Ilmenau • Universität Würzburg, Würzburg • Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern • Universitätsmedizin Berlin, Berlin • Technische Universität München, München • University of Osnabrück, Osnabrück • Technische Universität München, • Vistec Electron Beam GmbH, Jena Institut Satellitengeodäsie, München • VITRON Spezialwerkstoffe GmbH, Jena-Maua • Technische Universität München, • Volkswagen AG, Wolfsburg Lehrstuhl für Energiesysteme, München • VON ARDENNE Anlagentechnik, Dresden • Technische Universität München, • Wehrtechnische Dienststelle für Waffen und Munition Walter Schottky Institut, München WTD 91- GF 520, Meppen • TechnoLab GmbH, Berlin • Westphälische Wilhelms-Universität Münster, Uni- • TERRASYS Geophysics GmbH & Co. KG, Hamburg klinikum, Zentrum für Biomed. Optik & Photonik, Münster • Testo AG, Lenzkirch • WIAS Berlin, Berlin • TH Aachen, Rheinisch-Westfälische Technische • WITec GmbH, Ulm Hochschule Aachen, Aachen • Wölfel Beratende Ingenieure GmbH &Co KG, Würzburg • THEVA Dünnschichttechnik GmbH, Ismaning • X-Fab Semiconductors Foundry AG, Erfurt • Thorey Textilveredlungs GmbH, Gera • Zarm, Uni BremenZentrum für angewandt. • Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie, Erfurt Raumfahrttechnologie und Microgravity, Bremen • TITV – Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. Textilforschungsinstitut, Greiz • TOPTICA Photonics AG, Gräfelﬁ ng/München • Tracto Technik GmbH, Lennestadt • TriOS Mess- und Datentechnik GmbH, Oldenburg • Trumpf Laser GmbH + Co.KG, Schramberg 216 • TU Chemnitz, Mikrosystem- und Gerätetechnik, Chemnitz • Umweltbundesamt (UBA) Bad Elster, Bad Elster • Universität Bielefeld, Bielefeld • Universität des Saarlandes, Saarbrücken • Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen • Universität Frankfurt/Main, Frankfurt/Main • Universität Heidelberg, Heidelberg • Universität Karlsruhe, Karlsruhe • Universität Karlsruhe IMS, Fakultät für Elektrontechnik und Informationstechnik, Institut für Mikro-Na, Karlsruhe • Universität Kiel, Kiel • Universität Konstanz, Konstanz • Universität Münster, Uniklinikum, Münster • Universität Osnabrück, Osnabrück • Universität Regensburg Inst. f. experim. und angewandt. Physik, Naturwiss. Fakultät II – Physik, Regensburg • Universität Siegen, Institut für Höchstfrequenztechnik und Quantenelektronik (HQE), Siegen • Universität Siegen, Institut für Medienforschung (IfM), Siegen appendix

International • Wuhan University, College of Chemistry and Molecular Ägypten | Egypt Sciences, Hubei • British University in Egypt, Kairo • Zhong Shan University, Guang Zhou

Australien | Australia Dänemark | Danmark • CSG Solar Pty Limited, Botany NSW • Technical University of Denmark, • CSIRO Materials Science and Engineering, Lindfi eld Department of Photonics Engineering, Roskilde • Intrepid Geophysics, Brighton • Trescal A/S, Silkeborg • Monash University, Clayton • University of Aarhus, Aarhus Univer Centre of DNA Nano- • University of Sydney, technology (CDNA), Department of Chemistry, Aarhus Interdisciplinary Photonics Laboratories, Sydney • University of Southern Denmark, Odense • University of Western Australia, Perth England | England Belgien | Belgium • City University London, London • European Defence Agency, Brüssel • Fianium Ltd, Hamble, Southampton • Fed. Public Service Econ., DG Quality and Safety Brüssel, • Gooch & Housego (Torquay) Limited, Torquay Devon Brüssel • Imperial College London, • FOS & SFibre Optic Sensors and Sensing sys, Geel Imperial College of Science,Technol & Medicine, London • Interuniversitair Micro-Electronica Centrum VZW, Leuven • King‘s College London, Randall Division, London • Multitel, Mons • Meggitt plc, Bournmouth • Uni Brüssel, Vrije Universiteit Brussels, Brüssel • National Physical Laboratory, Teddington • Universität Gent, Gent • NPL Managment Limited, • University Leuven, Department of Molecular and National Physical Laboratory (NPL), London Developmental Genetics, Leuven • Oxford Instruments Plasma Technology, Bristol, Bristol • Queens University Belfast, Respiratory Medicine Brasilien | Brasil Research Group, Centrre for Infection and Immu, Belfast 217 • Centro Federal de Educacao Tecnologica do Parana, • The University of Nottingham, Nottingham Curitiba • University of Loughborough, Loughborough • Universidad PUC, Rio de Janeiro • University of Bath, Bath • University of Birmingham, Birmingham Bulgarien | Bulgaria • University of Bradford, Bradford • Bulgarian Academy of Sciences, • University of Cambridge, Cambridge Institute of Solid State Physics, Sofi a • University of Edinburgh, Edinburgh • Central Laboratory for Solar Energy Sources, Bulgarian • University of Leicester, Leicester Academy of Science, Sofi a • University of Liverpool, Liverpool • University of Loughborough, Loughborough Chile | Chile • University of Manchester, Manchester • Europäischen Südsternwarte (ESO), La Silla • University of St. Andrew, St. Andrew, Scotland • University of Strathclyde, Department of Physics, China | China Glasgow • Beijing Raytek Photoelektric Technology Co., Beijing • University of Sussex, Brighton • Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong • VIVID Components Ltd, Newton Abbot • OPCROWN Photonics, Beijing • Shanghai Shi Lu Instrument Co Ltd, Shanghai Estland | Estland • University of Tartu, Institute of Technology, Tartu anhang

Finnland | Finland • Snecma SA, Paris • Aalto University, Aalto • Thales Alenia Space France, Cannes • Aivon Oy, Espoo • Thales S.A., Neully-sur-Seine • Beneq Oy, Vantaa • Universität Nantes, Département Génie Chimique Génie • Helsinki University of Technology, Helsinki des Procédés IUT de Saint-Nazair, Nantes • Itä-Suomen yliopisto – Universität Ostfi nnland, Kuopio • Universitè de Franche-Comtè, Institut FEMTO-ST, • MIKES, Espoo Besancon • Modulight Oy, Tampere • Universite de Limoges, XLIM – Institute de Recherche, • PICOSUN Oy, Espoo Limoges • Tampereen Teknillines Yliopisto, Tampere • Universite de Reims Champagne Ardenne, Reims • Technical Research Centre Finland Valtion Teknillinen • Universitè des Sciences et Technologies de Lille, Lille Tutkimuskeskus, Espoo • Universitè Paris, Neurophysiologie et Nouvelles • University of Helsinki, Haartman Institute, Helsinki Microscopies Laboratory, Paris • University of Helsinki, Laboratory of Inorganic Chemistry, • Universitè Strasbourg, CNRS, Straßburg Helsinki • University of Savoie, Savoie • University of Jyväskylä, Dept. of Physics, Jyväskylä Griechenland | Greece Frankreich | France • Foundation of Research and Technology – Hellas, • ALBEDO Technologies, Razes Heraklion • ALMA Consulting Group, Lyon • Hellenic Institute of Metrology (EIM), Thessaloniki • Association Perfos, Lannion • Institute of Electronic Structure & Laser FORTH, • CEA Grenoble/Minatec Commissariat à l‘Energie Heraklion, Crete Atomique /Direction des Science de, Grenoble • University of Heraklion, IESL FORTH, Heraklion • CEA – Saclay Commisariat à l‘Energy Atomique – SPEC, Saclay Indien | India 218 • Centre Technologique Alphanov, Bordeaux • Baranas Hindu University, Dept. of Physics, Varanasi • CNES – Centre National D‘etudesSpatiales, Paris • Central Glass and Ceramic Institute (CGCI), Kolkata • CNRS – Centre National De La Recherche Scientifi que, • Indian Institute of Science, Dept. of Inorganic and Paris Physical Chemistry, Bangalore • CNRS – Laboratoire des Matériaux Avancés, Lyon • CNRS Grenoble, French national centre for Irland | Ireland scientifi c research (CNRS), Grenoble • CRANN, Trinity College, Dublin • CNRS-CORIA / CNRS-LPN, Rouen • Dublin City University, Biomedical Diagnostic Institute, • CNRS-ICARE, Orleans Dublin • CNRS-IOGS Institute d‘Optique graduate school, Paris • Tyndall National Institute – University Cork College, Cork • CNRS-Univ. Aix Marseille, Institut Fresnel, Marseille • University of Limerick, Limerick • EOLITE System, Pessac • Horiba Jobin Yvon, Villeneuve d‘Ascq Israel | Israel • InESS-CNRS/ULP StrasbourgInstitut d‘Electronique du • ARIEL Photonics, Modi‘in Solideet des Systemes – InESS, Strasbourg • Hebrew University, Institut of Chemistry, Jerusalem • Marie Curie University of Paris, Paris, FR • KLA Tencor, Haifa • Onera – Offi ce National d`Études et • TECHNION -Israel Institute of Technology, Haifa de Recherches Aérospatiales, Chatillon • Tel Aviv University – Rabin MedicalCentre, Tel Aviv • ONERA, DOTA, Palaiseau • PERFOS, Lannion appendix

Italien | Italy Kroatien | Croatia • Bellco S.r.l., Mirandola • Rudjer Boskovic Institute, Zagreb • Colorobbia Italia SPA, Vinci • Consiglio Nazionale delle Ricerche, Institute of Inorganic Litauen | Lithuania Methodologieand of Plasmas (CNR-IMIP), Rom • Vilnius University, Vilnius • Consiglio Nazionale delle Ricerche, Instituto di Fisica Applicata ›Nello Carrara‹, Rom Niederlande | The Netherlands • European Center for Nanostructured Polymers, Terni • Aquamarijn Research BV, Zutphen • European Laboratory for Non LinearSpectroscopy (LENS), • Delft University of Technology – Florence Kavli Institute of NanoScience, Delft • Fondazione Don Carlo Gnocchi ONLUS, Polo Tecnologico – • Delft University, Dept. of Imaging Science & Techn., Delft Biomedical Technology Department, Milano • Dutch Polymer Institute, Niederlande, virtuelles Institut • JRC – Joint Research Centre – European Commission, • Energy Research Centre of the Netherlands, Petten Institute for Health and Consumer Protection, Ispra • Erasmus Medical Center, Rotterdam • Laboratorio MDM – Materials and Devices for • ESTEC, Noordwijk Microelectronics, Milan • Micronit Microﬂ uidics BV, Enschede • LENS – European Lab. for Non-Linear Spectroscopy, • MS MacroSystem Nederland, Maarn Florence • Niederländische Organisation für • Light4Tech Firenze SRL, Florenz Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung, Delft • MATIS Center of CNR-INFM in Catania, Catania • Pepscan Therapeutics BV, Lelystad • National Research Concil, • Stichting SRON Netherlands Institut for space research, Institutodi Fotonica e Nanotecnologie (IFN), Rom Utrecht • Scuola Normale Superiore, Pisa • TNO Eindhoven, Eindhoven • University of Florence, Florenz • University of Twente, Twente • University of Modena and Reggio Emilia, Modena • University of Salerno, Salerno Norwegen | Norway 219 • Universtity of Parma, Parma • Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Trondheim Japan | Japan • Stiftelsen Sintef, Trondheim • IR System Co. Ltd., Tokyo • Teknova AS, Kristiansand • NEC Fundamental Research Laboratories, Tsukuba • RIKEN, Wako Österreich | Austria • NIKON Corp., Sagamihara-City • austriamicrosystems AG, Unterpremstaetten • Austrian Institute of Technology, Wien Kanada | Canada • Austrian Research Centres GmbH, Wien • Anglo American Exploration (Canada) Ltd, Vancouver • InVision, Guntramsdorf • National Res. Council (NRC), Ottawa • Ionimed Analytik GmbH, Insbruck • University Halifax, Halifax • JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH, Graz • University of British Columbia, British Columbia • Technische Universität Graz, Graz • University of Western Ontario London, Ontario • Vienna Consulting Engineers Holding GmbH, Wien • Voith Paper Rolls GmbH & Co. KG, Wimpassing Korea | Korea • Yonsei University Sed, Seoul anhang

Polen | Poland Schweiz | Switzerland • NIT, Warsaw • Bookham Switzerland AG, Zürich • Politechnika Wraclawska, Wraclaw • CSEM SA, Nanomedicine Division, Basel • University Marie Curie-Sklodowska, Lublin • Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), • Wroclaw University of Technology, Wroclaw Lausanne • ETH Zürich, Zürich Portugal | Portugal • FISBA Optik AG, St. Gallen • INESC Porto, Instituto de Engenhari a de sistemas e • Nanonis, Zürich computadores do Porto, Porto • Nestec S.A., Vevey • University of Aveiro, Aveiro • Rainbow Photonics AG, Zürich • Silitec Fibers SA, Boudry Rumänien | Rumania • Swiss Federal Laboratories for • Babes-Bolyai Universität, Cluj Napoca Material Testing and Research, Duebendorf • Politehnica Universität, Timisoara • TOFWERK AG, Thun • Valahia University, Valahia • Universität Basel, Basel • University of Nechatel, Nechatel Russland | Russia • Institute of Radio Engineering and Electronics Russian Singapore | Singapore Academy of Sciences, Moskau • Bioimaging Lab, Div. of Bioengineering, Singapore • Institute of Radioengineering and Electronics of RAS, Ulyanovsk Slovakei | Slovakia • Institution of the Russian Academy of Sciences, • Comenius University Bratislava, Bratislava Fiber Optics Research Centre RAS, Moskau • University of Zilina, Zilina • Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences, Moskau Slovenien | Slovenia 220 • Lomonosov Moscow State University, Moskau • Bisol d.o.o., Prebold • MAI Moskau, Moskau • National Academy of Sciences of Belarus, Spanien | Spain Institute of Physics, Minsk • CIC nanoGUNE Consolider, San Sebastian • Novosibirsk State Technical University, • Consejo Superior De Investigaciones Cientiﬁ cas, Madrid Dept. Appplied & Theoretical Physics, Novosibirsk • Fundacio Privada Institut de Cience, Castelldefels • Russian Superconductor Corp., Moskau • Universidad Autonoma de Barcelona, Barcelona • Saratov State University, • Universidad de Valladolid, Valladolid Dept. Optics & Biomedical Physics, Saratov • University Complutense of Madrid, Chemical Engineering Department, Madrid Schweden | Sweden • Chalmers University of Technology, Microtechn. & Nanoscience, Göteborg • IMEGO Institute AB, Göteborg • Lund University Hospital, Lund • Lund University, Dept. of Chemical Physics, Lund • Lund University, Lund Institute of Technology, Combustion Physics, Lund • Lund University, Medical Laser Center, Lund • Universtity of Gothenburg, Göteborg appendix

Südafrika | South Africa USA | USA • Anglo Operations Ltd., Johannesburg • Boston University, Department of • De Beers Exploration Group, Johannesburg Biomedical Engineering, Boston • Epsilon Engineering Services (PTY) LTD, Centurion • California Institut of Technology (CALTECH), Pasadena • FUGRO Airborne Systems, Lanseria • Cal-Sensors, Inc., Santa Rosa, CA • Geosciences Resource Group – Anglo, Johannesburg • HHMI Janelia Farm research campus, Ashburn, Virginia • Intrepid Geophysics, Brighton, Victoria • Los Alamos Natl. Laboratory, Los Alamos • Rustenburg Platinum Mines Ltd., Rustenburg • Massachusetts Institute of Technology of the University • Spectrem Air Limited, Johannesburg of Cambridge, Cambridge, MA • University of Stellenbosch, Stellenbosch • Mt. Sinai School of Medicine, New York • Newport Corp., Irvine Thailand | Thailand • Northeastern University, Boston • Prince of Songkla University, Dept. of Physics, Songkla • NSF Center for Biophotonics, Sacramento • SUNY Albany, Dep. Chemistry, New York Tschechien | Czech Republic • University of California, Dept. of Bioengineering, LaJolla, • Crytur, spol. s.r.o., Turnov Californien • Institute of Chemical Process Fundamentals, • University of Kentucky, Lexington Academy of Sciences of the Czech Republic, Prag • University of Nebraska, Medical Center, Omaha • TESCAN s.r.o., Brno • University of New Mexico, Dept. Physics and Astronomy, • Czech Metrology Institute, Brno Albuquerque • University of Pardubice, Pardubice • University of Pennsylvania, Schoolof Medicine, Dept. of Physiology, Hamilton Walk, Pennsylvani Türkei | Turkey • University of South Florida, Tampa • Hacettepe University, Ankara • University of Washington, Seattle • Turkish Community Services Foundation, Institute of Theoretical and Applied Physics, Turunc Weißrussland | Belarus 221 • B. I. Stepanov, Institute of Physics, Ukraine | Ukraine National Academy of Sciences of Belarus, Minsk • B.Verkin Institute for Low Temperature Physics and • Belarusian National Technical University, Engeneering, Kharkov Institute of Innovation Technology, Minsk • Institute for Superhard Materials (ISM), Kiev Zypern | Cyprus Ungarn | Hungary • EMBIO Diagnostics Ltd, Lefkosia • Biological Research Center, Szeged • Research Institute for Technical Physics and Materials Science, Hungarian Academiy of Science, Budapest anhang

Index C Chojetzki, Christoph | 30, 61, 142, 161, 162, 331, 364, A 483, 499 Aichele, Claudia | 152, 352 Christiansen, Silke | 1, 4, 44, 45, 60, 63, 71, 95, 96, 97, Akimov, Denis | 5, 107, 108, 110, 112 116, 130, 172, 173, 174, 178, 179, 180, 181, 183, 193, 210, Albert, Jens | 191, 323 229, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 251, 252, 253, 282, Anders, Solveig | 2, 41, 42, 76, 201, 263, 289, 341, 357, 284, 286, 287, 302, 303, 304, 306, 342, 343, 344, 345, 373, 384, 395, 396, 425, 510, 534, 535 361, 367, 391, 392, 393, 394, 404, 405, 406, 407, 408, Andrä, Gudrun | 63, 118, 119, 188, 212, 213, 214, 367, 426, 409, 410, 411, 416, 417, 432, 436, 456, 458, 462, 463, 427 464, 465, 466, 481, 488, 500, 501, 502, 508, 509, 512, 513, 520, 536, 537 B Chwala, Andreas | 307, 413 Balakrishnan, Muralidharan | 121, 122, 291, 292 Cialla, Dana | 6, 12, 83, 131, 132, 133, 147, 205, 236, 308, Bartelt, Hartmut | 5, 30, 37, 52, 58, 61, 70, 101, 111, 115, 309, 310, 439, 440, 441, 442, 443, 467, 526 121, 122, 123, 124, 125, 142, 143, 145, 146, 148, 149, 151, Csáki, Andrea | 14, 130, 175, 199, 203, 207, 227, 237, 238, 156, 158, 161, 162, 171, 202, 228, 257, 291, 292, 293, 294, 239, 240, 241, 283, 303, 304, 311, 397, 422, 423, 436, 312, 331, 337, 339, 340, 350, 358, 359, 363, 364, 386, 444, 458, 468, 479, 480, 481, 494, 503, 504, 529, 536 390, 428, 469, 472, 483, 499 Bauer, Frank | 42, 307, 413 D Becker, Martin | 30, 61, 123, 124, 125, 142, 161, 162, 171, Deckert, Volker | 6, 7, 16, 17, 18, 54, 59, 65, 66, 104, 108, 184, 228, 293, 294, 331, 363, 364, 390, 418, 428, 483, 128, 129, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 160, 163, 164, 499 170, 182, 236, 242, 243, 244, 245, 246, 260, 310, 313, Bergmann, Joachim | 8, 118, 196, 212, 362, 426 314, 315, 434, 435, 441, 445, 446, 447, 448, 449, 477, Bergner, Gero | 5, 165, 354, 370 482, 485, 498, 514, 516, 517, 519 Bergner, Norbert | 153, 355, 429, 430, 431 Deckert-Gaudig, Tanja | 16, 17, 54, 133, 134, 135, 136, 137, 222 Bierlich, Jörg | 296, 353 138, 160, 164, 170, 236, 260, 310, 315, 441, 445, 446, 447, Bochmann, Arne | 63, 173, 225, 306, 367, 392, 393, 432, 448, 482, 498 462, 501 Dellith, Andrea | 112, 119, 427, 528 Bondarenko, Nikolai | 413 Dellith, Jan | 88, 169, 387, 515 Born, Detlef | 41, 42, 76, 263, 341, 534, 535 Diegel, Marco | 222, 261, 371, 372 Brinker, Anja | 400, 401, 507, 527 Dietzek, Benjamin | 5, 11, 19, 20, 36, 49, 56, 57, 86, 92, Brönstrup, Gerald | 96, 130, 178, 179, 234, 302, 303, 304, 93, 94, 106, 107, 108, 110, 112, 153, 165, 182, 247, 248, 342, 404, 405, 406, 407, 409, 410, 436, 462, 463, 464, 259, 305, 316, 317, 318, 319, 320, 321, 322, 354, 355, 370, 465, 481, 508, 513, 536 414, 415, 429, 516, 517, 518, 519, 522, 523, 524, 528, 538 Brückner, Sven | 37, 61, 111, 123, 124, 148, 161, 162, 171, Dillner, Ulrich | 21, 346 293, 294, 363, 364, 390, 428, 469, 483 Dochow, Sebastian | 191, 215, 323 Bublitz, Simon | 166, 489 Dore, Jonathon | 174, 502 Burkert, Alfons | 8 Dutz, Silvio | 43, 117, 204, 324, 325, 326, 327, 378, 437, 450, 451, 452, 453, 454, 475, 476, 490, 491

E Ecke, Wolfgang | 15, 111, 144, 338 Eisenhawer, Björn | 119, 427, 456 appendix

F I Falk, Fritz | 63, 118, 119, 174, 188, 196, 212, 213, 214, 328, Ihring, Andreas | 346 362, 367, 426, 427, 502 IJsselsteijn, Robbert | 91, 223, 224, 307, 413, 530 Fritzsch, Ludwig | 2, 357, 395, 396 Il’ichev, Evgeny | 2, 33, 46, 62, 76, 77, 78, 357, 365, Fritzsche, Wolfgang | 14, 98, 102, 103, 132, 186, 194, 199, 366, 484 203, 207, 227, 237, 238, 239, 240, 241, 249, 283, 302, 308, 311, 347, 348, 419, 422, 423, 442, 444, 458, 468, J 470, 479, 480, 481, 494, 503, 504, 511, 525, 529, 536 Jahn, Franka | 14, 311, 444 Frosch, Torsten | 29 Jahr, Norbert | 130, 199, 203, 207, 283, 302, 303, 304, 423, 436, 468, 480, 481, 504, 536 G Jauernig, Uta | 101, 148, 469 Garwe, Frank | 227, 237, 241, 422, 423 Jetschke, Sylvia | 9, 55, 79, 150, 159, 254, 351, 356, Gawalek, Wolfgang | 87, 88, 169, 195, 198, 281, 387, 388, 360, 438 389, 496 Julich, Sandra | 194, 227, 347, 348, 349, 401, 470 Gawlik, Annett | 1, 63, 118, 196, 362, 367, 426 Just, Florian | 149, 155, 350, 474 Glathe, Sascha | 31, 32, 261, 332, 333, 371, 372, 459 Gleichmann, Nils | 64, 192, 334, 335, 460, 471 K Graulig, Christian | 48 Kanka, Mario | 48, 114 Grimm, Stephan | 155, 166, 216, 221, 257, 474, 489 Keßler, Ernst | 217 Kielpinski, Mark | 64, 194, 334, 347, 348, 460, 470, 471 H Kirchhof, Johannes | 52, 55, 79, 115, 143, 149, 150, 151, Habisreuther, Tobias | 88, 144, 169, 338, 378, 387 152, 155, 159, 216, 254, 255, 256, 257, 337, 350, 351, 352, Hanf, Robert | 19, 20, 36 356, 360, 386, 472, 474, 515 Hänschke, Frank | 346 Kirsch, Konstantin | 383, 526 Hartung, Alexander | 37, 145, 146, 151, 339, 340, 472 Kobelke, Jens | 26, 27, 28, 34, 35, 52, 58, 70, 84, 111, 120, Härtel, Enrico | 510 121, 123, 126, 127, 141, 151, 152, 167, 176, 177, 257, 290, 291, 223 Heintzmann, Rainer | 40, 90, 113, 211 293, 296, 298, 312, 330, 352, 353, 385, 398, 399, 403, Heinz, Erik | 41, 42, 201, 263, 289, 341, 373, 384, 425, 433, 444, 472 534, 535 Kopielski, Andreas | 347, 470 Henkel, Thomas | 14, 53, 64, 168, 175, 191, 192, 194, 206, Krafft, Christoph | 38, 47, 51, 73, 74, 75, 107, 153, 165, 182, 266, 311, 323, 334, 335, 347, 348, 368, 397, 400, 401, 191, 208, 209, 215, 258, 259, 264, 323, 354, 355, 370, 402, 444, 457, 460, 470, 471, 505, 506, 507 429, 430, 431, 492, 493, 497, 516, 517, 519 Hergt, Rudolf | 43 Krause, Torsten | 41, 42, 341 Hoffmann, Björn | 179, 180, 181, 193, 284, 286, 287, 302, Kretschmer, Robert | 102, 194, 347, 348, 400, 401, 402, 342, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411, 436, 462, 463, 470, 479, 505, 506, 507, 525 464, 465, 508, 512, 513 Kröckel, Lars | 154, 157, 473, 478 Höflich, Katja | 44, 45, 97, 252, 253, 284, 286, 287, 306, Krüger, Andre | 41, 42, 341, 373, 384, 425 343, 344, 345, 462, 466 Kuhnt, Christian | 49, 56, 57 Höger, Ingmar | 118, 426 Kunert, Jürgen | 2, 23, 68, 80, 357, 377, 380, 455, 461, Horbert, Peter | 460 486, 495 Hübner, Uwe | 12, 31, 71, 76, 83, 89, 131, 132, 147, 301, 307, 308, 309, 342, 413, 439, 440, 442, 443, 462, 463, 464, 467, 526, 533 anhang

L N Latka, Ines | 14, 107, 144, 175, 182, 311, 338, 397, 444, 517 Neugebauer, Ute | 73, 74, 75, 209, 264, 379, 492, 493, Lau, Katherine | 59, 477 497 Lehmann, Hartmut | 105, 111, 122, 156, 157, 158, 292, 358, Nykytenko, Alla | 494 359, 478 Leich, Martin | 150, 155, 159, 254, 351, 360, 428, 474 O Leiterer, Christian | 130, 203, 207, 227, 234, 237, 240, 302, Oelsner, Gregor | 62, 76, 289, 365, 484 303, 304, 436, 479, 480, 481, 494, 536 Lerose, Damiana | 4, 60, 193, 284, 286, 287, 361, 456, P 463, 509, 512 Paa, Wolfgang | 109 Lindner, Eric | 61, 123, 124, 161, 162, 293, 294, 363, 364, Peiselt, Katja | 373, 384, 425 428, 483, 499 Petruck, Paul | 82 Linzen, Sven | 189, 190, 219, 295 Pietsch, Matthias | 179, 284, 286, 287, 406, 407, 432, Litzkendorf, Doris | 52, 88, 169, 257, 387 462, 508, 512 Popp, Jürgen | 3, 5, 6, 12, 13, 19, 20, 22, 29, 36, 38, 47, 49, M 56, 57, 73, 74, 75, 83, 85, 86, 92, 93, 94, 100, 102, 103, Macha, Pascal | 24, 62, 76, 365, 366, 484 106, 107, 108, 110, 112, 128, 129, 131, 132, 133, 147, 153, Malsch, Daniell | 14, 64, 175, 192, 311, 334, 335, 368, 397, 165, 168, 182, 186, 191, 197, 205, 206, 208, 209, 236, 258, 444, 460, 471 259, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272, 273, Matthäus, Christian | 10, 66, 69, 153, 163, 165, 354, 355, 274, 275, 276, 277, 278, 279, 280, 308, 309, 310, 320, 370, 379, 477, 485 323, 354, 355, 370, 379, 400, 401, 402, 414, 415, 419, Mattheis, Roland | 12, 31, 32, 50, 83, 131, 132, 147, 218, 429, 430, 431, 434, 435, 439, 440, 441, 442, 443, 467, 222, 250, 261, 262, 299, 300, 308, 309, 332, 333, 369, 477, 492, 493, 497, 505, 506, 507, 516, 517, 518, 519, 522, 371, 372, 374, 375, 376, 381, 382, 383, 420, 421, 439, 523, 524, 525, 526, 527, 528, 538 440, 443, 459, 467, 526, 533 Prikhna, Tatiana | 87, 88, 169, 198, 281, 387, 388, 389 224 May, Torsten | 41, 42, 197, 201, 263, 289, 341, 373, 384, 425, 534, 535 R Mayer, Günter | 64, 334 Richter, Marc | 6, 129, 138, 170, 315, 435, 498 Meisel, Susann | 100 Riesenberg, Rainer | 48, 82, 114 Meyer, Hans Georg | 2, 41, 42, 46, 62, 68, 76, 91, 197, 201, Röpke, Ulrich | 70, 254 226, 263, 289, 307, 341, 346, 357, 365, 373, 384, 395, Rothhardt, Manfred | 30, 61, 111, 123, 124, 125, 142, 161, 396, 413, 425, 461, 484, 486, 487, 530, 534, 535 162, 171, 184, 228, 293, 294, 331, 363, 364, 390, 418, Meyer, Tobias | 107, 182, 414, 415, 516, 517, 518, 519 428, 483, 499 Mielke, Olaf | 23, 68, 80, 377, 380, 455, 461, 486, 487, Rudolph, Bettina | 527 495 Möller, Robert | 12, 83, 102, 103, 131, 132, 133, 147, 186, 194, 236, 237, 308, 309, 310, 347, 348, 400, 401, 402, 419, 439, 440, 441, 442, 443, 458, 467, 470, 505, 506, 507, 525, 526, 527 Mörl, Klaus | 111 Mühlig, Christian | 72, 166, 225, 489 Müller, Dirk | 64 Müller, Robert | 99, 117, 185, 187, 200, 204, 288, 297, 325, 327, 336, 378, 424, 450, 452, 511, 521, 531, 532 appendix

S T Sarau, George | 1, 172, 173, 282, 391, 392, 393, 394, Tarcea, Nicolae | 22 500, 501 Tref fe r , Regina | 104, 138, 160, 315, 482, 514 Scheffel, Andy | 119, 150, 351, 427, 515 Triebel, Wolfgang | 8, 72, 109, 225 Schinkel, Uwe | 346 Schmelz, Matthias | 357, 395, 396 U Schmidt, Christa | 88, 169, 387 Unger, Sonja | 34, 55, 79, 115, 123, 143, 149, 150, 159, Schmidt, Thomas | 118, 426 254, 293, 337, 350, 351, 356, 360, 386, 515 Schneider, Thomas | 14, 175, 199, 203, 207, 237, 238, Urban, Matthias | 194, 227, 347, 348, 400, 470, 480, 505, 239, 240, 241, 283, 311, 397, 422, 444, 503, 504, 529 506, 507 Schneidewind, Henrik | 12, 83, 131, 132, 147, 308, 309, 439, 440, 442, 443, 467, 526, 533 V Schröder, Kerstin | 14, 111, 125, 144, 175, 228, 311, 338, van der Ploeg, Simon | 46, 62, 76, 365, 484 397, 444 Vogler, Nadine | 107, 108, 110, 112, 182, 414, 415, 516, 517, Schröter, Siegmund | 25, 140, 148, 329, 468, 469 518, 519, 528 Schubert, Marco | 42, 263, 510, 534, 535 Voigt, Felix | 95, 178, 179, 180, 183, 210, 251, 284, 286, Schultze, Volkmar | 91, 219, 220, 223, 224, 530 287, 404, 406, 407, 408, 409, 410, 416, 417, 508, 512, Schulz, Marco | 41, 42, 341 520 Schuster, Kay | 14, 26, 27, 28, 34, 35, 52, 58, 67, 70, 84, 120, 121, 123, 126, 127, 141, 151, 152, 167, 175, 176, 177, 257, W 290, 291, 293, 296, 298, 311, 330, 352, 353, 385, 397, Wächtler, Maria | 522, 523, 524 398, 399, 403, 433, 444, 472 Wagner, Volker | 109 Schwotzer, Günter | 154, 157, 473, 478 Weber, Karina | 147, 186, 309, 419, 467, 525, 526, 527, Schwuchow, Anka | 14, 34, 35, 52, 81, 150, 151, 152, 254, 533 311, 351, 352, 444, 472 Weißflog, Ina | 112, 528 Seise, Barbara | 400, 401, 402, 505, 506, 507 Wende, Gerd | 510 225 Siebert, Ronald | 93, 94 Wendt, Michael | 88, 169, 387 Sivakov, Vladimir | 95, 96, 97, 116, 119, 178, 179, 180, 181, Wicker, Kai | 113, 211 183, 210, 234, 251, 284, 286, 287, 302, 404, 405, 406, Willsch, Reinhardt | 15, 111, 122, 144, 156, 157, 158, 292, 407, 408, 409, 410, 411, 416, 417, 427, 462, 465, 488, 508, 312, 338, 358, 359, 478 512, 513, 520, 537 Wirth, Janina | 227, 240, 241, 422, 423, 529 Spittel, Ron | 9, 14, 111, 115, 121, 122, 151, 291, 292, 311, Woetzel, Stefan | 530 438, 444, 472 Wuttig, Andreas | 48, 114 Stafast, Herbert | 72, 285 Starkloff, Michael | 41, 42, 263, 341, 413, 425, 510 Z Stelzner, Thomas | 71, 97, 181, 234, 284, 286, 287, 411, Zakosarenko, Vyacheslav | 41, 42, 223, 224, 226, 263, 412, 512 289, 302, 341, 373, 384, 395, 396, 413, 425, 534, 535 Stolz, Ronny | 2, 23, 226, 307, 357, 395, 396, 413, 455, Zeisberger, Matthias | 12, 31, 32, 43, 131, 132, 147, 204, 461, 486 261, 288, 308, 309, 325, 327, 332, 371, 372, 378, 439, Stranik, Ondrej | 199, 239, 240, 241, 468 440, 443, 450, 452, 459, 467, 526, 533 Zieger, Gabriel | 41, 42, 201, 263, 289, 341, 425, 534, 535 IMPRESSUM | IMPRINT

Herausgeber | Editor Institut für Photonische Technologien e.V. | Institute of Photonic Technology www.ipht-jena.de

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