Forschungsschwerpunkte
Mensch-Technik-Interaktion
- Entwicklung haptischer (taktiler) Aktorik auf Basis von Strukturschwingungen in Platten
- Analyse und Synthese zeitlich und örtlich definierte Auslenkung unter Anwendung der Zeitumkehr von elastischen Wellen
- Erarbeitung umfangreichen Verständnisses der komplexen transienten Schallfelder in homogenen und heterogenen Medien, des Schallwandler-Verhaltens und Bewertung von Reflexions- und Streueffekten
- Analyse von Modenkonversions-Phänomenen im Ausbreitungsmedium
- Nutzbarmachung für Multi-Touch Interaktionssysteme
- Ansätze zur Verfahrensoptimierung und verbesserten räumlich-zeitlichen Fokussierung akustischer Energie durch Kopplung einer chaotischen Kavität
Messtechnische Systeme für mikroresonante Sensoren
Quarzkristallmikrowaage (quartz crystal microbalance QCM) als massensensitive Normalfeld-angeregter Schwingquarz als chemischer, physikalischer oder biologischer Sensor
- Synthese, Charakterisierung und Testung von speziellen Sensor- und Funktionsschichten
- Online-Messung des Dichte-Viskositäts-Produkts
- Aufzeigen der Kinetik biologischer/chemischer Wechselwirkungen und von Grenzflächenphänomenen
Lateral-Feld angeregte Schwingquarze (lateral field excited LFE) als alternative Form zur o.g. Standardkonfiguration QCM mit kombinierter mechanischer (Dichte-Viskosität) und dielektrischer (Leitfähigkeit, Permittivität) Empfindlichkeit
- Identifikation und Bewertung der verschiedenen Resonanzmoden unter variabler Beladung mit einem Analyten (experimentell, numerisch)
- Charakterisierung des elektromechanischen Übertragungsverhaltens der Sensoren bei Wechselwirkung mit einem Medium
- Untersuchung des Einflusses verschiedener Elektroden-Designs auf das Resonanzverhalten
- Fertigungstechnische Kombination beider Sensoransätze (Normalfeld-/Lateralfeld-angeregt) zur simultanen Charakterisierung von Flüssigkeit
- Entwicklung spezifischen Hard- und Softwaresystems zur simultanen, mehrkanaligen Ansteuerung und Analyse der Einzelresonatoren
- Skalierung und Miniaturisierung in Arraystrukturen
Phononische Kristalle (PnC): periodische akustische Strukturen mit spezifischer räumlicher Verteilung von physikalischen Eigenschaften
- theoretische und experimentelle Analyse des resonanten Verhaltens einer akustisch angeregten periodischen Anordnung von Kavitäten (= PnC) mit eingeschlossenem Fluid
- Quantifizierung von Fluideigenschaften auf Basis des resonanten Verhaltens
- Untersuchung von Fragestellungen der Miniaturisierung und Integrierbarkeit in fluidische Sensorplattformen (Stichwort „built-in sensor“, Lab-on-chip)
Sensorintegration in kostengünstige, Kunststoff-basierte Fluidikplattformen
- Entwicklung von Strategien zur Integration von Sensor- und Messtechniken in „Disposable“-basierte Fluid-Analyse
- Entwurf und Aufbau (mikro-)fluidischer Einweg-Testträger mit integrierter o. modular ergänzbarer Analysetechnik, beispielsweise mit 3D-Druck (Filament-basiert) oder Abformungsverfahren (Softlithografie)
- Mikrocontroller-basierte Datenerfassung und verarbeitung
- Kopplung von Messtechnik und etablierten „Endgeräten“ (Smartphones, Tablets) zur Visualisierung, Dateninterpretation & Diagnose am „point-of-care“ sowie telemedizinischen Weiterverarbeitung (individualisierte Medizin)
Mikrofluidische Messzellen zur Inline-Analyse von Fluiden
- Entwicklung Silizium-, Polymer-basierter mikrofluidischer Funktionselemente für
Transport und Mischung flüssiger Phasen
Manipulation/ Separation partikulärer Phasen in flüssiger Matrix
Analyse quantitativer Fluidmerkmale
- darauf aufbauende anwendungsspezifische Entwicklung von Lab-on-Chip Systemen mit spezifischer Sensorik/-Aktorik-Funktionalität
- Integration u.a. von impedanzspektroskopischen, optischen, elektrochemischen Messprinzip
