Das Projekt "Evaluierung der Grenzen und Möglichkeiten der Explosivstoffdetektion mit oberflächenverstärkter Ramanstreuung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Laser-Laboratorium Göttingen e.V. durchgeführt. Raman-spektroskopische Verfahren haben sich in den letzten Jahren immer mehr zu einem interessanten neuen Laborwerkzeug zur Erkennung von Explosivstoffen, chemischen Kampfstoffen und anderen potentiell gefährlichen Wirkstoffen entwickelt. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde gezeigt, dass die Raman-Spektroskopie geeignet ist, schnell und verlässlich unbekannte Spezies in konzentrierter Form durch den Einsatz einer geeigneten Spektrendatenbank zu identifizieren. Allerdings war diese Technologie aufgrund ihrer extrem geringen Signalausbeute bisher nur in der Lage, diese Stoffe in größeren Gebinden und nicht in Form von luftgetragenen Spurenstoffen zu identifizieren. Die Intensität der Ramansignale von adsorbierten Molekülen kann drastisch durch resonant angeregte Oberflächenplasmonen verstärkt werden. Bei der sog. 'Surface Enhanced Raman (SER) Spectroscopy' kommt es zu extremen Intensitätssteigerungen bei gleichzeitigem Erhalt der spektralen Selektivität, die damit prädestiniert ist für die Spurenanalytik. Ziel des Projektes ist es, Explosivstoffe und Brandgase bzw. Pyrolyseendprodukte aus der Gasphase auf einem SER-Substrat mit Hilfe eines Kühlfingers abzuscheiden. Dazu wird ein modularer Aufbau bestehen aus 1.) Anreicherungs- und Selektionseinheit, 2.) Analyseeinheit und 3.) Detektionssystem entwickelt. Letzteres besteht aus Laser, Faseroptik, Spektrometer und CCD-Kamera. Dabei wurden zunächst kommerzielle Komponenten verwendet. Neben den kommerziellen SER-Substraten der Firma D3 Technologies Inc. wurden Substrate auch selbst hergestellt. Dabei wurden goldbeschichtete Quarzoberflächen mit UV-Laserpulsen beschossen. Dadurch entstehen nanostrukturierte Goldoberflächen, die eine ca. 50-fach bessere Verstärkung bei vergleichbarer Reproduzierbarkeit haben als das kommerzielle Substrat. Bei der Herstellung der Analyseeinheit wurden Ultrahochvakuumkomponenten eingesetzt. Die Kühlung des Substrates wird mit einem Stirlingkühler erreicht. Das Detektionsprinzip wurde mit Messungen an Explosivstoffen bestätigt. Dabei wurden Trinitrotoluol (TNT) und Triacetontriperoxid verdampft und unter einer Argon-Atmosphäre auf dem Kühlfinger abgeschieden. Die Identifizierung der Explosivstoffe auf dem SER-Substrat gelang anhand ihres 'spektralen Fingerabdruckes' in den Ramanspektren. Weiterhin konnten flüchtige Pyrolyseprodukte auf dem Kühlfinger detektiert werden. So konnte meta-Dichlorbenzol als Pyrolyseprodukt von Polyvinylchlorid identifiziert werden. Die Ankopplung der Anreicherungs- und Selektionseinheit ist in Arbeit. Messungen an realen Gasproben sind geplant.