Großer Erfolg für Professor Boris Mizaikoff: Fachbeiträge des Ulmer Chemikers haben es auf den Titel der angesehenen Journale „Angewandte Chemie – International Edition“ und „Analytical Chemistry“ geschafft. „Beide beschriebenen Forschungsarbeiten haben das Ziel, die Infrarotsensorik empfindlicher zu machen. Im Fokus des Beitrags in 
Analytical Chemistry steht zudem die Miniaturisierung von Messsystemen“, erklärt der Direktor des Instituts für Analytische und Bioanalytische Chemie, Boris Mizaikoff. Die neuen Sensoren sind in der Lage, geringste Konzentrationen von Molekülen nachzuweisen. Das können Schadstoffe im Trinkwasser sein aber auch Biomarker für die medizinische Diagnostik.
In Angewandte Chemie stellen die Forscher einen fast schon einsatzfähigen Infrarot-Sensor vor, der den Nachweis von flüchtigen Kohlenwasserstoffen in wässrigen Lösungen ermöglicht. Mit dem neuen Sensor lassen sich eine Vielzahl von Molekülen bereits in sehr geringen Konzentrationen simultan bestimmen. Ein weiterer Vorteil: Die Messung kann in situ, also direkt im Wasser ohne aufwändige Probenahme erfolgen. Spezielle Lichtwellenleiter machen diese Neuerungen möglich: „Bisher waren Sensoren, die optische Lichtwellenleiter (hier Silberhalogenidfasern) als Sensorelement nutzen, nicht empfindlich genug. Dieses Problem haben wir gelöst, indem wir die Fasern mit einer Polymermembran überzogen haben“, erklären die Forscher.
Und so funktioniert der Sensor: Moleküle diffundieren in die Membran und können so optisch erfasst und identifiziert werden. Im Infrarotbereich besitzt nämlich jedes Molekül – und insbesondere organische Moleküle - ein spezifisches „optisches Profil“. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die Umweltanalytik. Mithilfe des Messsystems kann zum Beispiel die Qualität von Trinkwasser bestimmt und überwacht werden. Dabei gelingt der Nachweis einzelner Schadstoffe.
Nach dem gleichen Prinzip funktioniert ein Miniatur-Sensorsystem, das Forscher um Mizaikoff in „Analytical Chemistry“ beschreiben. Dazu haben sie neuartige Lichtwellenleiter auf einen Chip gebracht, der in etwa so groß wie ein Fingernagel ist. Ein Quanten-Kaskaden-Laser dient als Lichtquelle. Kurzum: Die Wissenschaftler haben das erste, in einen Chip integrierte Mach-Zehnder-Interferometer im mittleren Infrarotbereich hergestellt, charakterisiert und getestet. Auch dieses hochempfindliche Sensorsystem könnte schon bald neuartige Analysen möglich machen: „Der mittlere Infrarotbereich ist besonders interessant für molekularbiologische Anwendungen, deshalb arbeiten wir an einer weiteren Miniaturisierung. Dann könnten mit dem Chip biochemische Interaktionen markierungsfrei nachvollzogen oder einzelne Zellen untersucht werden“, so Mizaikoff.
Forschungsschwerpunkt Infrarotsensorik
Seit Beginn seiner wissenschaftlichen Karriere ist die Infrarotsensorik ein wichtiger Schwerpunkt im Forschungsteam Mizaikoff. Dabei hat der Ulmer Chemiker stets eng mit Professor Abraham Katzir (Universität Tel-Aviv) zusamm
engearbeitet. „Als unser gemeinsamer Fachbeitrag in Angewandte Chemie erschienen ist, jährte sich die Zusammenarbeit mit Professor Katzir zum zwanzigsten Mal“, freut sich Boris Mizaikoff. Und auch der Erstautor des Artikels sollte nicht unerwähnt bleiben: Der hervorragende chinesische Student Rui Lu hat maßgeblich zu dem Paper in Angewandte Chemie beigetragen. Als Inhaber eines Vollstipendiums durfte er an einer Forschungseinrichtung seiner Wahl arbeiten – und hat die Universität Ulm gewählt
Ein weiterer langjähriger Kooperationspartner Mizaikoffs, Professor Günter Gauglitz aus Tübingen, hat wie die Ulmer Forscher Markus Sieger, Franz Balluff, Xiaofeng Wang und der ehemalige Gastwissenschaftler Dr. Seong-Soo Kim an dem Fachbeitrag in Analytical Chemistry mitgewirkt. Ihre gemeinsame Arbeit ist vom Kompetenznetzwerk Funktionelle Nanostrukturen Baden-Württemberg gefördert worden.
Die Fachzeitschrift Angewandte Chemie erscheint wöchentlich. Als Publikation der Gesellschaft Deutscher Chemiker hat sie einen Impact Factor von über 13 und gilt somit als eines der wichtigsten Journale im Bereich Chemie
Analytical Chemistry wird von der American Chemical Society zwei Mal im Monat herausgegeben. Der Impact Factor, der anzeigt, wie oft aus einem Journal zitiert wird, liegt bei über fünf, womit es die führende Zeitschrift im Fachgebiet Analytische Chemie ist.
R. Lu, G. Sheng, W. Li, H. Yu, Y. Raichlin, A. Katzir, B. Mizaikoff: R-ATR Chemical Sensors Based on Planar Silver Halide Waveguides Coated with an Ethylene/Propylene Copolymer for Detection of Multiple Organic Contaminants in Water. Angewandte Chemie. Vol. 125, Issue 8, pages 2321–2324, February 18, 2013. DOI: 10.1002/ange.201209256
M. Sieger, F. Balluff, X. Wang, S. Kim, L. Leidner, G. Gauglitz, B. Mizaikoff: On-Chip Integrated Mid-Infrared GaAs/AlGaAs Mach–Zehnder Interferometer. Analytical Chemistry, 2013, Vol.85, Nr. 6, pages 3050–3052. DOI: 10.1021/ac302551s
Verantwortlich: Annika Bingmann