Lineare und nichtlineare quantenoptische Messungen von biomolekularen Wechselwirkungen in einem modifizierten Twyman-Green Interferometer

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Ein neue Methode zur Messung sehr geringer Signale von biomolekularen Vorgängen soll durch Kombination von hochempfindlichen Interferenzverfahren, die aus der Quantenoptik und aus der Astronomie bekannt sind, entwickelt und verwendet werden. Bei dem Verfahren wird die Kohärenz eines Abfragelichtfelds durch lineare oder nichtlineare optische Wechselwirkungen mit den Biomolekülen gestört, wodurch am sonst fast völlig ausgelöschten Ausgang eines Interferometers Photonen mit definierten Richtungsvektor austreten. Damit lassen sich sogar Wechselwirkungen messen, deren Signale wesentlich kleiner sind, als das Photonenrauschen des Abfragelichtfeldes. Durch Zweiphotonen-Anregung kann der potentielle Wechselwirkungsbereich auf den subMikrometer Bereich beschränkt werden, damit z.B. Vorgänge in biologischen Zellen räumlich aufgelöst werden können. Mit dem Verfahren können wichtige biophysikalische Fragestellungen wie z.B. Proteinfaltungsreaktionen oder die Rolle der Karotinoide und Membranumlagerungen bei der Regulierung überschüssiger Sonnenenergie in der Photosynthese untersucht werden.