Hydrogel-basierter plasmonischer Sensor zur Inline-Überwachung von Flüssigkeitsparametern

Diese Arbeit widmet sich der Applikation und Untersuchung mikrometerdicker
Hydrogelschichten in plasmonischen Sensoren für verschiedene Flüssigkeitsparameter.
Hierfür werden zunächst die Eigenschaften solcher nanostrukturierten
plasmonischen Sensorsubstrate vorgestellt. Diese dienen als brechzahlsensitive
Messwandler, mit welchen die Hydrogelquellung optisch detektiert werden
kann. Den Kern dieser Arbeit bildet die Entwicklung von Flüssigkeitssensoren
für die Detektion von Ethanolkonzentrationen auf der Basis von Polyacrylamid-
Hydrogelen. Es wird gezeigt, dass durch die Kombination des plasmonischen
Substrates und des Hydrogels Ethanolkonzentrationen mit hinreichender
Genauigkeit erfasst und ausgewertet werden können. Weiterhin werden
die Eigenschaften, Querempindlichkeiten und Sterilisierbarkeit des Sensors
vorgestellt.
ln einem weiteren Teil dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Herstellung dünner
Hydrogelschichten auf den plasmonischen Sensorsubstraten. Hierfür wird ein
Verfahren zur Mikrostrukturierung der Gelschicht vorgestellt. Es wird gezeigt, dass
auf diese Weise Ansprechzeiten der Sensoren im Sekundenbereich erreichbar
sind. Abschließend wird durch die Verwendung eines pH-sensitiven Hydrogels
die einfache Adaption des Messprinzips auf weitere Flüssigkeitsparameter
dargestellt, wodurch eine Entwicklung von Multi-Parameter-Messsystemen
ermöglicht wird.