Förderung für Nachwuchswissenschaftler*innen aus aller Welt
Promotionsprojekte
© J. Feis et al., Phys. Rev. Lett.

Helicity Preser­ving Cavity for Circu­lar Dichro­ism Enhancement

Philip Scott – Hector Fellow Martin Wegener

Die meisten moder­nen Medika­mente basie­ren auf der Einhän­dig­keit eines chira­len Moleküls (ein Enantio­mer). In vielen Fällen, je nach Händig­keit des Enantio­mers, kann das Medika­ment entwe­der positive oder schäd­li­che Wirkun­gen haben, daher ist es wünschens­wert, die Händig­keit feststel­len zu können. Die Spektro­sko­pie des Zirku­lar­dich­ro­is­mus (CD) kann aufgrund der unter­schied­li­chen Absorp­tion von zirku­lar polari­sier­tem Licht zwischen der Händig­keit unter­schei­den, leidet aber unter schwa­chen Signa­len; daher ist ein Verfah­ren zur Verbes­se­rung des Signals erwünscht.

Die Fähig­keit, die Händig­keit eines Enantio­mers zu erken­nen, ist wichtig, damit ein Medika­ment, das aus dem falschen Enantio­mer besteht, nicht einem Patienten/ einer Patien­tin verab­reicht wird, da dies schäd­li­che Folgen haben kann. Ein Verfah­ren, das die Händig­keit von Enantio­me­ren unter­schei­den kann, ist die CD-Spektro­sko­pie, die jedoch unter schwa­chen Signa­len der Moleküle leidet und daher lange Abtast­zei­ten und große Proben­grö­ßen erfor­dert. Aufgrund der schwa­chen Signale der CD-Spektro­sko­pie würde man sich eine Lösung wünschen, die dieses Signal ohne Änderung der Proben­größe verbes­sern kann.

In dem von Hector Fellow Martin Wegener betreu­ten Projekt werde ich Techni­ken wie HF-Sputtern und Litho­gra­phie einset­zen, um den von den Gruppen Rockstuhl und Wegener am KIT vorge­schla­ge­nen CD-verstär­ken­den Hohlraum herzu­stel­len. Der Hohlraum muss gemäß drei Konstruk­ti­ons­an­for­de­run­gen herge­stellt werden. Es muss achiral, helizi­täts­er­hal­tend sein und eine große Feldver­stär­kung über eine große Fläche aufwei­sen. Das Design für den Hohlraum besteht aus zwei Silizi­um­schei­ben­ar­rays, die die erste Beugungs­ord­nung nutzen, um große helizi­täts­er­hal­tende Modi zu erzeu­gen, während ein herkömm­li­cher Hohlraum die Helizi­tät des Lichts umkeh­ren würde, was das CD-Signal senken würde.

Ich werde zudem einen Versuchs­auf­bau entwer­fen und bauen, um die Verbes­se­rung der Werte des Hohlraums zu testen. Der Versuchs­auf­bau muss in der Lage sein, die Größe des Hohlraums und die Ausrich­tung der beiden Arrays zu variie­ren, um der Design­be­din­gung nicht zu wider­spre­chen, und eine Mikro­flui­dik­kam­mer besit­zen, durch die die Moleküle strömen können.

Helicity Preserving Cavity for Circular Dichroism Enhancement

Beschrei­bung: 3D-Modell des Silizi­um­schei­ben­hohl­raums mit helizi­täts­er­hal­ten­den Modi. (J. Feis et al., Phys. Rev. Lett., einge­reicht. (2019), mit Erlaubnis)

Philip Scott

Karls­ru­her Insti­tut für Techologie
   

Betreut durch

Prof. Dr.

Martin Wegener

Physik & Ingenieurwesen

Hector Fellow seit 2008Disziplinen Martin Wegener