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.