Mikrostrukturierte Substrate für die Verstärkung von Lumineszenzsignalen optischer Sensoren

Ziel dieses Projektes war es Fluoreszenzsignale von optochemischen Sensoren durch eine Mikrostrukurierung der transparenten Träger zu verstärken. Optochemische Sensoren bestehen aus einer Polymerschicht in die Fluoreszenzfarbstoffe eingebettet werden, die auf die zu bestimmende Substanz reagieren und dabei ihre leuchtenden Eigenschaften ändern. In state-of-the-art Sensoren geht der Großteil (ca. 70%) des Fluoreszenzlichts durch Lichtleitung im Träger der Polymerschicht verloren, der Rest kann detektiert werden. In diesem Projekt wurde nun versucht durch eine Oberflächenstrukturierung im Mikrometerbereich den Anteil des detektierbaren Fluoreszenzlichts zu erhöhen. Simulationen lieferten die optimale Geometrie der Strukturen, die dann mittels Lasermikrostrukturierung umgesetzt wurde. Mit dem Ziel einer großflächigen Strukturierung und die spätere Herstellung in hohen Stückzahlen wurde Stempel, mit einer aktiven Fläche von ca. 5 cm2 angefertigt. Mit Hilfe dieser Stempel wurden anschließend mittels Heißprägen die Polymerträger strukturiert und die Sensorschichten aufgebracht und die Signale mit unstrukturierten Trägern verglichen. Hierbei ergab sich eine Verstärkung des Lichtsignals um den Faktor 1.5 bis 2.9 je nach Strukturierungstiefe.