Integration von organischer Optoelektronik und photonischen Kristallen für Lab-on-a-Chip-Systeme

Threm, Daniela

Optische Lab-on-a-Chip-Systeme ermöglichen schnelle, dezentrale Analysen außerhalb eines Labors. Da sie als Einweg-Artikel genutzt werden, muss ihre Herstellung des Weiteren kostengünstig sein. Zur Realisierung der optischen Komponenten in kleinstem Maßstab bietet sich aufgrund der obigen Anforderungen organische Optoelektronik an. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Herstellungsprozess entwickelt, mit dem sich organische Leuchtdioden und organische Photodetektoren auf einem Substrat durch kostengünstige Rotationsbeschichtung integrieren lassen. Der entwickelte Herstellungsprozess erlaubt dabei die aufeinanderfolgende Aufbringung der beiden organischen Bauelemente, wobei die Funktionalität des zuerst hergestellten Bauelementes erhalten bleibt. Auf der Rückseite des Substrates wird eine Durchflusszelle platziert, so dass refraktometrische Analysen durchgeführt werden können, bei denen das Glassubstrat als Wellenleiter dient. Zur Detektion einer biologischen Anbindung können photonische Kristalle als Signalwandler verwendet werden. Jedoch wurde das Zusammenspiel von organischer Optoelektronik und photonischen Kristallen für sensorische Anwendungen bisher wenig untersucht. Herausfordernd ist hierbei insbesondere die Lambert'sche Strahlungscharakteristik der organischen Leuchtdiode (OLED). Durch die entstehende Resonanzverschiebung bei einer biologischen Anbindung an der Oberfläche des photonischen Kristalls ergibt sich eine Intensitätsverringerung, die mit dem organischen Photodetektor (OPD) detektiert werden kann. Dies macht die Verwendung eines Spektrometers überflüssig, wodurch Lab-on-a-Chip-Systeme auf Basis organischer Optoelektronik wesentlich kompakter hergestellt werden können als bisher vorgestellte Systeme. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Realisierungsansätze eines solchen Lab-on-a-Chip-Systems untersucht und optimiert. Als Beispiel spezifischer Analysen wird eine Proteindetektion vorgestellt, für die die Oberfläche des photonischen Kristalls funktionalisiert wurde.

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Threm, Daniela: Integration von organischer Optoelektronik und photonischen Kristallen für Lab-on-a-Chip-Systeme.

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