Wellenleiter

Planarer optischer Wellenleiter für biosensorische Anwendungen

Strömungsfeld

Strömungsfeld über interdigitalen Mikroelektroden zur dielektrophoretischen Immobilisierung von Mikropartikeln

Mikroskopie

Rasterkraftmikroskopie immobilisierter DNA-Moleküle

Biomolekulare Nanostrukturen und Messtechnik

Die Arbeitsgruppe Biomolekulare Nanostrukturen und Messtechnik erforscht und entwickelt Verfahren und Geräte für die Analyse und Anwendung molekularer Grenzflächen und elektronischer Effekte höherer Ordnung. Im Fokus stehen Point-of-Care-Anwendungen, aber auch Anwendungen im stationären Bereich und der Laboranalyse. Methodisch wird ein breites Spektrum von mikroskopischen Verfahren bis zur THz-Spektroskopie abgedeckt.

Dienstleistungen:

  • Fluoreszenzmikroskopie biologischer Zellen und an Einzelmolekülen
  • Rasterkraftmikroskopie im Trockenen und Feuchten, an Zellen und Einzelmolekülen
  • Elektronenmikroskopische Analysen
  • Beschichtungen (Aufdampfen, Sputtern), Plasmareinigung, Laserstrukturierung
  • Schulungen zur Rasterkraft- und Fluoreszenzmikroskopie
  • Opto-Elektronik-Entwicklung, Optimierung z.B. der Sensitivität oder der Kosten
  • Rechner-Simulation elektronischer Analogschaltungen
  • Berechnung elektrischer Felder beliebiger dreidimensionaler Geometrie

Wärmebild einer Photodetektor-Platine
© Fraunhofer IZI-BB, R. Hölzel

Wärmebild einer Photodetektor-Platine

  • Hochaufgelöste laterale Strukturierung von Immobilisaten (»Nanostrukturen«)
  • Aufbau zwei- und dreidimensionaler Nanostrukturen durch kontrollierte Selbstorganisation biologischer Makromoleküle (DNA, Proteine)
  • Direktes Drucken und Schreiben nanoskaliger Strukturen mittels Rasterkraftmikroskop und molekularer Tinte
  • Etablierung der Nanotechnologie mit Biomolekülen; Einzelmolekülverankerung
  • Entwicklung von Nanoarrays zur Einzelzelluntersuchung
  • Impedanzspektroskopie an Biomolekülen
  • Räumliche Manipulation von Molekülen durch elektrische Wechselfelder (molekulare Dielektrophorese)

  • Fluoreszenzmikroskope, konfokales Laser Scanning-Mikroskop mit Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie und Fluoreszenzlebensdauer (FCS; FLIM; ab 350 nm)
  • Rasterkraftmikroskope (AFM, SNOM), z. T. klimatisiert
  • Rasterelektronenmikroskopie
  • Oszilloskope und Spektrumanalysatoren bis 30 GHz bzw. 20 ps
  • Vektorielle Netzwerkanalysatoren von 10 Hz bis 110 GHz

Publikationen

  • Laux EM, Knigge X, Bier FF, Wenger C, Hölzel R: Aligned immobilization of proteins using AC electric fields, Small 12, 1514-1520 (2016)
  • Laux EM, Knigge X, Bier FF, Wenger C, Hölzel R: Dielectrophoretic immobilization of proteins: Quantification by atomic force microscopy, Electrophoresis 36, 2094-2101  (2015)
  • Laux EM, Knigge X, Bier FF, Wenger C, Hölzel R: Dielectrophoretic immobilization of proteins: Quantification by atomic force microscopy, Electrophoresis 36, 2094-2101 (2015)
  • Laux EM,Bier FF, Wenger C, Hölzel R: Aligned immobilization of proteins using AC electric fields, Eur. Biophys. J. 44, S58 (2015)
  • Laux EM, Knigge X, Otto S, Wenger C, Bier FF, Hölzel R: Nano-manipulation of proteins by AC electric fields, Eur. Biophys. J. 44, S58 (2015)
  • Ermilova E, Bier FF, Hölzel R. Dielectric measurements of aqueous DNA solutions up to 110 GHz. Phys. Chem. Chem. Phys., 16 (2014): 11256-11264.
  • Wenger C, Knigge X, FraschkeM, Wolansky D, Kulse P, Kaletta U, Wolff A, Laux EM, Bier FF, Hölzel R: Label-free immobilization of nano-particles on silicon based electrodes for single-biomolecule studies, Proc. Int. Conf. Biomed. Electron. Devices, 176-180
  • Füllbrandt M, Ermilova E, Asadujjaman A, Hölzel R, Bier FF, von Klitzing R, Schönhals A. Dynamics of Linear Poly(N-isopropylacrylamide) in Water around the Phase Transition Investigated by Dielectric Relaxation Spectroscopy. J Phys Chem B. 118 (2014): 3750-3759.
  • Laux EM, Kaletta UC, Bier FF, Wenger C, Hölzel R. Functionality of dielectrophoretically immobilized enzyme molecules. Electrophoresis. 35 (2014): 459-466.
  • Otto S, Kaletta U, Bier FF, Wenger C, Hölzel R. Dielectrophoretic immobilisation of antibodies on microelectrode arrays. Lab Chip. 14 (2014): 998-1004.
  • Linck L, Reiß E, Bier F, Resch-Genger U. Direct labeling rolling circle amplification as a straightforward signal amplification technique for biodetection formats. Analytical Methods 4 (2012): 1215-1220.
  • Breitenstein M, Nielsen PE, Hölzel R, Bier FF. DNA-nanostructure-assembly by sequential spotting. J Nanobiotechnology 9 (2011): e54.
  • Reiß E, Hölzel R, Bier FF. Preparation of DNA Nanostructures with Repetitive Binding Motifs by Rolling Circle Amplification. Methods Mol Biol. 749 (2011):151-168.
  • Stanke S, Bier FF, Hölzel R. Fluid streaming above interdigitated electrodes in dielectrophoresis experiments. Electrophoresis 32 (2011): 2448-2455.
  • Breitenstein M, Hölzel R, Bier FF. Immobilization of different biomolecules by atomic force microscopy. J Nanobiotechnology. 8 (2010): e10.
  • Henning A, Bier FF, Hölzel R. Dielectrophoresis of DNA: Quantification by impedance measurements. Biomicrofluidics 4 (2010):, 022803 (9pp.) highly accessed.

Patente

  • Bier F, Hölzel R. Method and device for directed immobilisation of nano-and micro-objects on a substrate surface, immobilisates obtained thereby, and use thereof. EP 12 775 135.2 Priority 15.11.2011

  • Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik IHP Frankfurt/Oder
  • Leibniz-Institut für photonische Technologien IPHT Jena
  • Institut für Physik der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik CAS Prag