Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie

SPR-Kurven für die Adsorption eines Polyelektrolyts (PDDACl) und eines Lehmminerals (Natrium-Montmorillonit) auf einem ca. 38 Nanometer dicken Goldsensor

Die Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (englisch surface plasmon resonance spectroscopy, SPR-Spektroskopie) ist ein spektroskopisches Analyseverfahren, welches der schnellen und unkomplizierten quantitativen Bestimmung von Schichtdicken im Nanometerbereich dient. Die Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie findet insbesondere in der Materialwissenschaft bei der Messung der Adsorption von Stoffen und in der Biochemie im Rahmen von Chiplabor-Techniken eine Anwendung.

Funktionsweise

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Mit TM-polarisiertem Licht werden an einer dünnen Metallschicht an der Grenzfläche Metall/Analyt Oberflächenplasmonen angeregt. Dies geschieht durch Einstrahlung mittels eines Prismas in Totalreflexion auf der dem Analyten abgewandten Seite. Ohne Analyt weist das Intensitätswinkelspektrum des totalreflektierten Lichtes bei einem bestimmten Winkel ein Minimum auf. Die Brechzahl des Analyten beeinflusst dabei empfindlich die Anregungsbedingungen und damit den Winkel des Minimums.

Versuchsaufbau

Otto-schema.png
Otto-Anordnung
SPR-schema.png
Kretschmann-Anordnung

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten der Anordnung: Zum einen die Otto-Methode,[1] bei der ein Luftspalt zwischen Prisma und dem zu untersuchenden Metall gelassen wird. Zum anderen die Kretschmann-Methode[2], bei der ein dünner Metallfilm auf das Prisma aufgebracht wird.

Anwendung

Die Technologie wird derzeit intensiv in der Arzneimittelforschung eingesetzt. Mittels der Analyse der Bindungseigenschaften lassen sich neue Medikamente schneller finden. Hierbei werden meistens sog. HTS-Geräte (engl. high throughput screening) eingesetzt.

Die Kretschmann-Methode findet auch in der Biologie ihre Anwendung. Hier wird auf ein Prisma mit einem Goldfilm eine Membran präpariert, die biologische Moleküle absorbieren kann. Die Bedeckung der Membran mit Molekülen verändert die Brechzahl der Schicht, die mit dieser Methode sehr empfindlich gemessen werden kann.

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise

  1. A. Otto: Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection. In: Zeitschrift für Physik. Band 216, 1968, S. 398–410, doi:10.1007/BF01391532.
  2. E. Kretschmann: Die Bestimmung optischer Konstanten von Metallen durch Anregung von Oberflächenplasmaschwingungen.. In: Zeitschrift für Physik. Band 241, 1971, S. 313–324, doi:10.1007/BF01395428.

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