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Optische Quantentechnologien

Erforschung von Technologien für atomare Quantensysteme (TrapFab)

Im Rahmen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers wird in verschiedenen interdisziplinären Forschergruppen an der Skalierbarkeit von Ionenfallen für zukünftige atomare Systeme gearbeitet. Die Miniaturisierung der verschiedenen Teilsysteme spielt bei dieser Aufgabe eine wesentliche Rolle. Am Institut für Halbleitertechnik werden für chip-basierte Ionenfallen mikro- und nano-LEDs zur Stimulation einzelner Ionen entwickelt und Technologien für die Integration der Lichtquellen sowie geeigneter optischer Komponenten erforscht.

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2123 QuantumFrontiers – 390837967

Kontakt: Mayra Garcés-Schröder

Linsenlose Mikroskopie

Vor dem Hintergrund interdisziplinärer Fragestellungen aus der Biologie, Pharmazie und der Metrologie wird am Institut für Halbleitertechnik die Erzeugung teilkohärenten Lichts durch miniaturisierte LEDs erforscht.

Für die Abbildung feiner intrazellulärer Strukturen sind die Eigenschaften des Lichts einer LED je nach Anwendungsfall von Vorteil. Die für die konventionelle linsenlose Mikroskopie genutzten Laser mit einer hohen räumlichen Kohärenz erzeugen im rekonstruierten Bild Artefakte (‚speckles‘), die die Abbildung subzellulärer Strukturen erschweren [1].

Der am Institut für Halbleitertechnik verfolgte Ansatz der linsenlosen Mikroskopie ermöglicht ein kostengünstiges, robustes und kleines Mikroskop mit großem Sichtfeld, mit dem beispielsweise eine kontinuierliche Beobachtung von Zellkulturen im Inneren eines Inkubators ermöglicht wird.

Veröffentlichungen:

Scholz, Gregor; Mariana, Shinta; Dharmawan, Agus Budi; Syamsu, Iqbal; Hörmann, Philipp; Reuse, Carsten et al. (2019): Continuous Live-Cell Culture Imaging and Single-Cell Tracking by Computational Lensfree LED Microscopy. In: Sensors (Basel, Switzerland) 19 (5). DOI: 10.3390/s19051234.

Geförderte Projekte:

Forschungslinie Quanten- und Nanometrologie (QUANOMET): Nachwuchsgruppe „Structured Light Microscopy (NL2)”,11/2016 –10/2021

Kontakt: Mayra Garcés-Schröder

[1] Deng, Yuanbo; Chu, Daping (2017): Coherence properties of different light sources and their effect on the image sharpness and speckle of holographic displays. In: Scientific reports 7 (1), S. 5893. DOI: 10.1038/s41598-017-06215-x.

[2] Scholz, Gregor; Mariana, Shinta; Dharmawan, Agus Budi; Syamsu, Iqbal; Hörmann, Philipp; Reuse, Carsten et al. (2019): Continuous Live-Cell Culture Imaging and Single-Cell Tracking by Computational Lensfree LED Microscopy. In: Sensors (Basel, Switzerland) 19 (5). DOI: 10.3390/s19051234.

 

Schematik der linsenlosen Mikroskopie
(a) Schematik des digitalen Inline-Holographie Mikroskops und (b) Schematik des Gesamtsystems, inklusiv eines 3D-gedruckten Gehäuses und einer Petrischale (aus [2])
Abbildungen durch linsenloses Mikroskop
(a) Neuroblastom Zellkultur gemessen in Zellinkubator zu Beginn der Messperiode; (b) Zellkultur nach zwei Tagen; (c) Konfluenzschätzung über die Kultivierungsdauer (aus [2])
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