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Young Investigator Network Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Geschäftsstelle

Leyla Jochim

Karina Scholpp

Campus Nord, IMT, Geb. 310

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1

76344 Eggenstein-Leopoldshafen

 

Tel. +49 721 608-28398

Fax +49 721 608-22243

Email: infoAgu6∂yin kit edu

 

YIN-Day 2013

Am 12.10.13 feiert das YIN sein 5-jähriges Jubiläum im Audimax des KIT. Mehr

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YIN-Jahrbuch 2011/2012
YIN Jahrbuch

YIN-Jahrbuch 2011/2012

YIN-Film
Standbild_YIN_Film

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Dr.-Ing. Timo Mappes

PD Dr.-Ing. Timo Mappes
Abteilungsleiter Microscopic Imaging, Corporate Research and Technology, Carl Zeiss AG
Biophotonische Sensoren (Mikrosystemtechnik, Optik und Photonik)
Gruppe: Biophotonik
Sprechstunden: nach Vereinbarung
Raum: 255 (Geb. 310)
Tel.: +49 1520-1600832
timo mappesRhe4∂kit edu
Forschung

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)

Campus Nord

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1

76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Biophotonische Sensoren

Gruppe von PD Dr.-Ing. Timo Mappes

 

Biophotonische Sensoren

Diese Gruppe ist aus der Förderungen einer Nachwuchsgruppe aus dem Zukunftskonzept der Exzellenzinitiative I durch das Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hervor gegangen.

Integration von polymeren Lichtwellenleitern und Fluidkanälen

Ziel der interdisziplinär ausgerichteten Gruppe ist die Schaffung der technologischen Grundlagen für neuartige miniaturisierte Sensorsysteme auf Polymerbasis für die Fluidanalyse mit Anwendungspotential in Chemie, Biologie und Medizintechnik. Dafür werden Lösungen für die Integration von mikrofluidischen mit mikrooptischen und elektrooptischen Strukturen & Komponenten geschaffen. Im Vordergrund der Entwicklung stehen dabei eine hohe Empfindlichkeit der Sensorsysteme, ein minimaler Verbrauch von Analyt, sowie geringe Herstellungskosten der Systeme durch Einsatz hochparalleler Fertigungsverfahren, welche die einmalige Verwendung der Chips als sogenannte "Disposables" erlauben.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden in Bauteilen für konkrete biophotonische Anwendung aus den Lebenswissenschaften umgesetzt. Optofluidische Laser in einer 1/3 mm dicken KunststofffolieBesondere Schwerpunkte der Entwicklungen liegen auf dem Gebiet der Integration von miniaturisierten organischen Lasern in Chipformat und auf der Optimierung von verschiedenen Resonatorstrukturen aus Polymeren sowie deren biologischer Funktionalisierung für die Analytik.

Die Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) mit dem Lichttechnischen Institut (LTI) sowie in enger Kooperation mit dem Institut für angewandte Physik (APH) AG Kalt.

Die Doktoranden der Gruppe sind Kollegiaten bzw. Stipendiaten der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP).

Die Gruppe behält stets die wirtschaftliche Nutzung ihrer gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse im Blick. Entsprechend hat sie bisher einige Erfindungen zum Patent bzw. Gebrauchsmuster angemeldet. In diesem Rahmen wurde unter anderem die Ausgründung der VISOLAS GmbH aus dem KIT maßgeblich unterstützt.

Auf internationaler Ebene besteht außerdem eine langjährige und enge Zusammenarbeit mit der Optofluidik-Gruppe von Prof. Anders Kristensen an der Dänisch Technischen Universität (DTU) in Lyngby bei Kopenhagen und einer fruchtbaren Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Andrea M. Armani an der University of Southern California (USC) in Los Angeles, CA, USA.

Die Gruppe von PD Dr.-Ing. habil. Timo Mappes in Presse und Medien

 

Kontakt

   


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PD Dr.-Ing. Timo Mappes

Privatdozent am KIT

Abteilungsleiter Microscopic Imaging
Konzernforschung Carl Zeiss AG


Technologische Plattform für mikrooptische Sensoren für Life Sciences: Biophotonische Sensoren

Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Karlsruher Institut für Technologie
Kaiserstr. 12
D-76131 Karlsruhe

Email:  timo mappesWwr5∂kit edu

Lehre

  • Vorlesung Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
    Ausgewählte Kapitel der Optik und Mikrooptik für Maschinenbauer
    (PD Dr.-Ing. Timo Mappes)
    Der theoretische Hintergrund der im Maschinenbau genutzten optischen Effekte (z.B. zur Positionierung oder Qualitätssicherung) sowie der Aufbau der zugehörigen Geräte und Apparate werden im Maschinenbaustudium bisher nicht gesondert behandelt. Diese Vorlesung führt in die Grundlagen der Optik ein und stellt technisch genutzte optische Effekte und Messverfahren vor. An ausgewählten Beispielen werden Bauelemente der Optik, optische Effekte, optische Instrumente und Apparate sowie deren Anwendung vorgestellt. Fertigungsverfahren für makroskopische und mikroskopische Optiken werden mit den technischen Hintergründen diskutiert.

     

  • Arbeiten im ReinraumVorlesung Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP)
    Microoptics and Lithography (English language)
    (PD Dr.-Ing. Timo Mappes)
    Microoptical components are key elements for a large variety of technical systems, ranging from applications in medicine, in chemical analysis, and in projection systems to consumer products, just to name a few. The course gives an introduction into the basics of microsystems technology, to fabrication processes for micro optical components and microoptical systems, and in particular to lithographic pattern transfer. Finally entire microsystems are presented and their applications are discussed.

 

Gutachter für Zeitschriften

Gastherausgeber

 

Gruppe von PD Dr.-Ing. Timo Mappes

M.Sc. Uwe Bog M.Sc. Xin Liu Tobias Wienhold
M.Sc.
Uwe Bog
Doktorand		 M.Sc.
Xin Liu
Doktorandin		 Dipl.-Ing.
Tobias Wienhold
Doktorand

Alumni

Dr.-Ing. Marko Brammer Dr.-Ing. Marko Brammer
08/2009 – 07/2012, Doktorand
"Modulare optoelektronische mikrofluidische Backplane"
seit 09/2012: FESTO AG & Co. KG
Dr. rer.nat Tobias Großmann Dr. rer.nat. Tobias Großmann
12/2009 – 11/2012, Doktorand
"Whispering-Gallery-Mode Lasing in Polymeric Microcavities"
seit 03/2013: Merck KGaA
Dr.-Ing. Sönke Klinkhammer Dr.-Ing. Sönke Kinkhammer
07/2008 – 12/2011, Doktorand
"Durchstimmare organische Halbleiterlaser"
Dipl.-Ing. Dieter Rimpf Dipl.-Ing. Dieter Rimpf
03/2009 – 02/2013, Doktorand
"Integrierte optische Zellanalyse & Zellsortierung"
Dr.-Ing. Mauno Schelb Dr.-Ing. Mauno Schelb
07/2007 – 02/2011, Doktorand
"Integrierte Sensoren mit photonischen Kristallen auf Polymerbasis"
Dr.-Ing. Christoph Vannahme Dr.-Ing. Christoph Vannahme
04/2008 – 06/2011, Doktorand
"Integration organischer Laser in Lab-on-Chip Systeme"
seit 09/2011: Technical University of Denmark (DTU) Nanotech

Dr. Ziyao Wang

Dr. Ziyao Wang
12/2009 – 07/2011, Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden
"Improving Organic Optoelectronic Devices by Nanotransfer Methods"
seit 08/2011: Novaled AG, Dresden

Funktionalisierung optofluidischer Strukturen

Gruppe von PD Dr.-Ing. habil. Timo Mappes

 

Funktionalisierung optofluidischer Strukturen

Ziel dieses Projektes ist die Funktionalisierung eines polymerbasierten photonischen Lab-on-a-Chip (LoC) Sensorsystems, um in einem zu untersuchenden Fluid eine hohe Sensitivität für ausgewählte Inhaltsstoffe zu erzielen. Diese Maßnahme kann beispielsweise durch eine lokale Integration von biologischen oder chemischen Rezeptormolekülen in die optofluidische Detektionszone – die Zone, in welcher die Flüssigkeit vom Licht der Sensorlichtquelle abgetastet wird – erreicht werden. Aufgrund ihrer chemischen und geometrischen Eigenschaften lassen diese Rezeptoren lediglich eine gezielte Ankopplung von definierten Partikeln oder Molekülen zu. „Passende“ Partikel werden somit in der Detektionszone immobilisiert, wodurch sie über eine verlängerte Zeitdauer verstärkt mit dem Abtastlicht interagieren. Durch geeignete Auswahl der zum Einsatz kommenden Rezeptoren kann hochselektiv eine sehr hohe Sensitivität zu bestimmender Fluidinhaltsstoffen erzielt und somit neuartige Sensorsysteme interessant für Anwendungen in Biologie, Medizin und Umwelttechnik realisiert werden.

Dieses Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Lichttechnischen Institut (LTI) und im Rahmen der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP) bearbeitet.

 

M.Sc. Uwe Bog

  M.Sc. Uwe Bog

  Tel.: 0721/608-26839

  Fax: 0721/608-24331

  Email: uwe bogJrw1∂kit edu

 

Integrierte optische Zellanalyse & Zellsortierung

Gruppe von PD Dr.-Ing. habil. Timo Mappes

 

Mikrofluidisch integriertes System zur markerfreien optischen Zellanalyse und Zellsortierung (MikroSort)

In diesem Projekt wurde ein völlig neuer Ansatz zur miniaturisierten, markerfreien Analyse sowie Sortierung auf Zellebene unter Einsatz geringster Analytmengen demonstriert. Auf einer mikrofluidischen Plattform auf der Basis von Glas und Kunststoff wurden Partikel durch den Resonator einer integrierten Halbleiterlaserdiode geleitet und die Veränderung verschiedener Laserparameter ausgewertet. Dies gewährleistet hohe Empfindlichkeiten bezüglich relevanter Kenngrößen wie Brechungsindex, Absorption oder Morphologie. Eine nachfolgende Sortierung der Partikel wurde durch eine ebenfalls integrierte laserbasierte Einheit optischer Fallen demonstriert. Systeme nach diesem Prinzip stellen eine Alternative zu etablierten großvolumigen und teuren FACS- (fluorescence-activated cell sorting) Geräten dar und bieten potentiell die Möglichkeit einer Point-of-Care-Diagnose mit Handinstrumenten. Die beiden beteiligten Arbeitsgruppen stellten alle Kernbausteine inklusive der maßgeschneiderten Laser her und integrierten diese zu ersten Modul-Prototypen, welche anschließend intensiven Tests unterzogen wurden.

Dieses Projekt wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Optoelektronik der Universität Ulm und als ein Projekt der Baden-Württemberg Stiftung im Rahmen der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP) bearbeitet.

 

Integrierte optische Mikroresonatoren auf Polymerbasis

Gruppe von PD Dr.-Ing. habil. Timo Mappes

 

Integration optischer Mikroresonatoren auf Polymerbasis für Lab-on-a-Chip Anwendungen

Biosensoren auf Basis optischer Mikroresonatoren sind von hohem Interesse für eine Vielzahl von Anwendungen in Chemie, Biologie und Medizin, da sie die selektive, hochempfindliche und markerfreie Detektion von Molekülen ermöglichen. Ziel dieses Projekts ist die Realisierung eines solchen Sensors zur parallelen Detektion von Molekülen auf einem Polymerchip. Dafür werden optische Mikroresonatoren und Wellenleitern in einem Mikrofluidikkanal integriert.

Hierbei sollen unterschiedliche Resonatorgeometrien auf ihre Integrierbarkeit in den Chip und die zu erwartende Signalstärke aus der Interaktion von Licht und Analyt untersucht werden. Um eine kostengünstige Herstellung des Chips zu erzielen, sollen massenfertigungstaugliche Prozesse eingesetzt werden.

Dieses Vorhaben wird im Rahmen der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP) bearbeitet.

 

Tobias Wienhold

  Dipl.-Ing. Tobias Wienhold

  Tel.: 0721/608-25856

  Fax: 0721/608-24331

  Email: tobias wienholdZmv7∂kit edu

 

Markerfreie Detektion einzelner Moleküle mit integrierten organischen Lasern

Gruppe von PD Dr.-Ing. habil. Timo Mappes

 

Integrierte photonische Systeme zur markerfreien Detektion einzelner Moleküle mit organischen Lasern

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines miniaturisierten Sensors auf Polymerbasis für den Nachweis einzelner Moleküle mittels oberflächenverstärkter Ramanstreuung (SERS).
Auf einem Polymerchip sollen organische Halbleiter-Laser im sichtbaren Spektralbereich mit mikrofluidischen Strukturen kombiniert werden und so ein integriertes SERS System als Einwegartikel ermöglichen.

Dieses Projekt wird in enger Kooperation mit dem Lichttechnischen Institut (LTI) im Rahmen der Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP) bearbeitet. Xin Liu wird dabei seit 01.07.2011 als Stipendiatin von der Carl Zeiss Stiftung gefördert.

 

M.Sc. Xin Liu

  M. Sc. Xin Liu

  Tel.:  +49 721 608-23845

  Fax:  +49 721 608-24331

  Email: xin liuFmd6∂kit edu

 

Ausgewählte Publikationen

 

Gruppe von PD Dr.-Ing. Timo Mappes

 

2013

2012

 

2011

 

2010

 

2009

 

2008

 

 

2007

 

2004-2006