Was ist Oberflächenplasmonenresonanz?
Die Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) ist ein optisches Phänomen, das auf der Wechselwirkung von Licht mit Metallen beruht. Beim Auftreffen von Licht auf eine metallische Oberfläche kann ein Teil der Photonenenergie in Elektronen auf der Oberfläche übertragen werden. Die Elektronen bewegen sich in Phase und bilden so eine Art kollektive Schwingung, die als Oberflächenplasmon bezeichnet wird. Die Frequenz, bei der diese Schwingung auftritt, wird als Resonanzfrequenz bezeichnet.
Wie funktioniert die Oberflächenplasmonenresonanz?
Für die Beobachtung der SPR wird ein sogenannter SPR-Sensor verwendet. Dieser besteht aus einer dünnen Metallschicht, die auf einen Dielektrikum aufgebracht wird. Auf der Metallschicht wird eine Probe aufgebracht, die die Oberflächenplasmonenresonanz beeinflussen kann. Ein Laserstrahl wird durch das Dielektrikum auf die Metallschicht gerichtet und die Reflexion des Lichts wird gemessen. Durch Variation der Einfallswinkel und der Wellenlänge des Lichts kann die Resonanzfrequenz bestimmt werden. Eine Änderung der Resonanzfrequenz durch die Probe zeigt an, dass eine Wechselwirkung zwischen der Probe und der Oberflächenplasmonenresonanz aufgetreten ist.
Anwendungen der Oberflächenplasmonenresonanz
Die SPR-Technologie wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter in der Biowissenschaften, Materialwissenschaften und Nanotechnologie. In der Biowissenschaften wird SPR beispielsweise in der Biosensorik eingesetzt, um die Interaktion von Proteinen, DNA und anderen Biomolekülen mit spezifischen liganden zu untersuchen. In der Materialwissenschaften kann SPR zur Charakterisierung von dünnen Schichten und Oberflächen eingesetzt werden. In der Nanotechnologie kann SPR zur Untersuchung von Nanopartikeln und Nanostrukturen verwendet werden.
Beispiel: Oberflächenplasmonenresonanz in der Biosensorik
Ein Beispiel für die Anwendung von SPR in der Biosensorik ist die Untersuchung von Protein-Ligand-Interaktionen. Hierbei wird ein Ligand auf die Oberfläche des SPR-Sensors aufgebracht und die Änderung der Resonanzfrequenz bei der Bindung des Proteins an den Liganden gemessen. Durch die Messung von Bindungskinetiken und Affinitäten können wichtige Informationen über die Wechselwirkung von Proteinen mit Liganden gewonnen werden. SPR-basierte Biosensoren werden in der Diagnostik und in der Entwicklung von Arzneimitteln eingesetzt.