Erläuterung:

Eine grundlegende Voraussetzung zur Bearbeitung des Forschungsthemas ist ein umfassendes Know-How und langjährige Erfahrung im Bereich Streulichtmesstechnik sowie Streulichttheorie und -modellierung. Das IAP der FSU Jena verfügt über dieses Know-How zur Erreichung besonders hoher Sensitivität, Dynamik, Auflösung und Präzision sowie Parameter-Flexibilität (Wellenlängen von UV-IR, Charakterisierung im 3D-Raum) [1-5], welches ein Alleinstellungsmerkmal darstellt. Somit können die Zusammenhänge zwischen Zellparametern und Streulichteigenschaften in einem breiten möglichen Parameterspektrum theoretisch sowie experimentell umfassend untersucht und erschlossen werden. Dies ist notwendig, um so zielführend die optimalen Parameter für die finale (komplexe) Anwendung ableiten zu können. Besonders bedeutsam für das geplante Vorhaben ist speziell aber auch die Expertise zur Entwicklung kompakter Streulichtsensorik und deren Integration in Systeme. Auf diesem Gebiet gab es bereits erfolgreiche Arbeiten zur Verknüpfung mit anderen Technologien (bspw. in-situ-Charakterisierung während der Fertigung oder die Verbindung mit Robotertechnologie) [4,5]. Im Rahmen von Vorarbeiten am IAP der FSU Jena in Kooperation mit dem Fraunhofer IOF Jena wurde insbesondere ein einzigartiger Aufbau entwickelt, der ein hochsensitives Matrixsensor-basiertes Streulichtverfahren mit bildgebender Mikroskopie verbindet. Dieser Aufbau, der jüngst in einer Veröffentlichung in einem internationalen Fachjournal eingereicht wurde, ist eine wesentliche Ausgangsbasis für die im Rahmen des Projekts geplanten Arbeiten.

Ergänzend zur Messtechnik werden für tiefere theoretische Einblicke spezielle Softwares benötigt, die beispielsweise mithilfe von FDTD-Berechnungen (Finite Difference Time Domain) die Simulation und Vorhersage von Streulichtverteilungen ermöglichen. Eine solche Softwarelizenz (Lumerical) sowie anwendungsspezifisches Know-How ist am IAP der FSU Jena dafür bereits vorhanden. Hervorragende Kenntnisse bestehen dabei speziell auch zur Modellierung der Streuung an lokalen Defekten und Partikeln, wo es thematisch viele Anknüpfungspunkte zum geplanten Projekt gibt [4,6].

Zu Anwendungen in mikrobiologischen und biomedizinischen Bereichen bestehen darüber hinaus eine umfangreiche Vorerfahrung sowie eine mehrjährige Zusammenarbeit mit Partnern aus der Mikrobiologie. Die FSU Jena ist unter anderem Mitglied im interdisziplinären Leibniz ScienceCampus InfectoOptics [7]. Dies stellt einen besonderen Vorteil dar, da diese Plattform einen engen interaktiven Austausch zwischen verschiedenen Instituten aus Photonik und Biologie ermöglicht, und damit einen direkten Zugang auch zu mikrobiologischer Expertise bildet. Speziell in diesem Rahmen wurden bereits Arbeiten zur Kombination optischer Sensorik mit Mikrofluidik durchgeführt [8].

Wesentlich sind schließlich auch die verschiedenen am IAP der FSU Jena zur Verfügung stehenden abbildenden und ergänzenden Untersuchungsmethoden, wie unter anderem spezielle lichtmikroskopische Verfahren, Differentialinterferenzkontrast (DIC)- und Polarisationskontrastmikroskopie, sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM). Der Pool an Messverfahren erlaubt es, umfangreiche