Sczech, Robert: Terahertz-Biosensorik : dielektrische long-range Moden für die THz-Analyse von Biomolekülen in stark absorbierenden Flüssigkeiten. 2015
Inhalt
- Titelseite
- Veröffentlichungen
- Zusammenfassung
- Abstract
- Danksagung
- Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Grundlagen
- Theoretische Grundlagen
- Das elektromagnetische Feld und ebene Wellen
- Reflexion und Brechung von planaren Wellen
- Transfer-Matrix-Ansatz für isotrope Mehrfachschichten
- Geführte Wellen im planaren Schichtwellenleiter
- Experimentelle Grundlagen
- 3 THz-Analytik von Biomolekülen in wässrigen Systemen
- THz-Techniken für die Analyse von Biomolekülen im wässrigen System
- (Patho-)physiologisch relevante Analyten und deren Sensitivitäten
- Zusammenfassung des Forschungsstands
- 4 Die long-range Mode als alternativer THz-Sensorikansatz
- Wellenleiter im THz-Wellenlängenbereich
- Oberflächenplasmonen-Sensorik im optischen Wellenlängenbereich
- Single-Interface-Plasmonics
- Long-range Moden
- Plasmonische long-range Moden
- Long-range Moden mit Absorption
- Abgrenzung des dielektrischen vom plasmonischen Wellenleiter
- Der dielektrische Wellenleiter mit absorbierendem Wasserfilm
- Analytische Beschreibung der long-range Mode
- Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit, Permittivität, Brechungsindex und Absorption
- Die long-range Mode am absorbierenden Wasserfilm
- Fazit der theoretischen Betrachtung
- 5 Materialien für die planare Mehrschichtkonfiguration
- Silizium-Prisma
- Auswahl der low-loss Dielektrika
- Fluide zur Brechungsindexanpassung
- Fazit Materialauswahl
- 6 Anregung der long-range Mode mittels abgeschwächter Totalreflexion
- Charakterisierung des THz-TDS-Reflexionsaufbaus
- Technologische Probenpräparation
- Experimentelle Modenkopplung
- Fazit ATR-Kopplung
- 7 Anregung der long-range Mode mittels Stirnflächenkopplung
- THz-TDS-Transmissionskonfiguration
- Technologische Probenpräparation
- Bestimmung der Wasserfilmdicke
- Experimentelle Kopplung an die long-range Mode
- Separationsansatz
- Zusammenfassung Stirnflächenkopplung
- 8 THz-Sensorik-Potenzial der long-range Mode
- Theoretische Abhängigkeiten der charakteristischen Längen
- Experimentelle Variation der Permittivität
- THz-TDS-Messungen an Rinderserumalbumin in wässriger Lösung
- Sensitivität im Vergleich zu traditioneller THz-Sensorik
- Zusammenfassung THz-Sensorik-Potenzial
- 9 Die Bragg-Struktur für die Sensitivitätssteigerung
- Konzeptioneller Ansatz
- Modellierung des Bragg-Resonators
- Analytische Modellierung des Bragg-Resonators
- Variation der Gitterparameter
- Betrachtung des Gütefaktors
- Technologische Präparation
- Proof-of-Principle-Messung des Bragg-Resonators
- Fazit und Perspektive zu den Bragg-Strukturen
- 10 Zusammenfassung & Ausblick
- Anhang A - Übersicht ForschungsstandForschungsstand
- Transmission
- Inverse Mizellen
- Wellenleiter
- Abgeschwächte Totalreflexion
- Reflexion unter senkrechtem Einfall
- Anhang B - Dispersionsrelation der long-range Mode
- Anhang C - Bestimmung des Strahldurchmessers
- Anhang D - Prozessprotokolle
- Anhang E - Optimierung durch Brechungsindexöle
- Anhang F - Optimierung der Proben
- Anhang G - Bestimmung des komplexen effektiven Brechungsindex
- Abkürzungsverzeichnis
- Formelzeichen
- Elemente und chemische Verbindungen
- Literaturverzeichnis
- Abdruckgenehmigungen
- Cover Rückseite