Verbundprojekt: Quantum Multi-Modal Microscopy (QM3) - Teilvorhaben: Entwicklung von breitbandigen Quellen für Zwei-Photonen-Licht

Die multimodale Mikroskopie (MMM) ist eine neue, sich rasch entwickelnde Technik in der biomedizinischen Bildgebung. Sie verspricht den Zugang zu komplementären und damit schwer zugänglichen Informationen über Gewebe und Zellen in einem einzigen Aufbau oder sogar einer einzigen Messung. Dies kann Messungen erheblich beschleunigen und führt somit zu einem größeren Durchsatz von Proben, die untersucht werden können, was wiederum neue Ergebnisse erzielen kann. Dies jedoch führt auch zu höheren Kosten für die Instrumentierung. Vor allem diese hohen Kosten behindern die Demokratisierung der MMM. QM3 zielt darauf ab, diesen Ansatz entscheidend zu erweitern, indem es quantenoptische Konzepte miteinbezieht, wie beispielsweise Zwei-Photonen-Verschränkung, Antibunching und Hong-Ou-Mandel-Interferenz zusammen mit neuartigen Einzelphotonen-Avalanche-Photodioden (SPAD)-Arrays. Das Ziel von QM3 ist es einen Demonstrator für eine industrietaugliche Erweiterung der kommerziellen konfokalen Rastermikroskopie zu entwickeln, der die Einsetzbarkeit der optischen Mikroskopie um folgende Parameter signifikant erweitert: - verbesserte zeitliche und räumliche Auflösung - deutlich reduzierter Hintergrund - Unempfindlichkeit gegenüber Streuung in der Probe - rechnergestützte Rekonstruktionsalgorithmen, die auf ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und schnelle Detektion optimiert sind Dies stellt einen Durchbruch in der multimodalen Mikroskopie dar, den wir mit ersten Pilotanwendungen in der biomedizinischen Bildgebung demonstrieren werden.