Im Zentrum der Forschungsarbeiten steht die laserbasierte optische Spektroskopie. Mit zeitaufgelöster Absorptions- und Emissionsspektroskopie werden verschiedene organische und anorganische Materialien sowohl in festen als auch flüssigen Phasen untersucht. Die Experimente sind auf grundlegende wie auch anwendungsorientierte Fragestellungen ausgerichtet, wobei aktuell ein besonderer Schwerpunkt auf der Erforschung von Lanthanoiden und deren Einsatzmöglichkeiten liegt.

Lanthanoide (Ln(III)) sind äußerst nützliche Lumineszenzsonden und finden breite Anwendung in den Lebens- und Umweltwissenschaften sowie in der klinischen Diagnostik. Durch ihre einzigartigen photophysikalischen Eigenschaften – wie etwa die langen Emissionskinetiken und die schmalbandigen Emissionsspektren – eignen sie sich hervorragend für Lumineszenz-basierte Analytik und Speziation in komplexen Matrizes. Dank zeitaufgelöster Detektionsmethoden lassen sich störende Hintergrundsignale effizient unterdrücken, was höchste Nachweisgrenzen ermöglicht, beispielsweise in Sandwich-Immunoassays.

Für Untersuchungen in wässrigen Systemen wird besonders Eu(III) als Lumineszenzsonde eingesetzt, aber auch Dy(III), Sm(III) oder Tb(III) sind hier geeignet. Die Emissionsparameter von Eu(III) sind dabei besonders empfindlich gegenüber den physiko-chemischen Eigenschaften der ersten (und zweiten) Koordinationssphäre. Die Emissionskinetik dieses Lanthanid-Ions variiert je nach Liganden zwischen einigen Mikrosekunden und Millisekunden, während die spektrale Lage und die Intensität verschiedener Übergänge von der Symmetrie und Art der Liganden beeinflusst werden. Die spezifischen elektronischen Besonderheiten von Eu(III) – wie die Kombination von magnetischen und induziert-elektrischen Übergängen sowie das Fehlen einer Entartung eines elektronischen Übergangs – bestimmen maßgeblich seine Eigenschaften.