Nanokosmos: Licht auf kleinster Skala erforschen
Prof. Dr. Andreas Tittl ist neuer Professor an der TU Hamburg
18.05.2026
Vielen Menschen mit Diabetes- oder Krebserkrankungen helfen regelmäßige Blutuntersuchungen bei der Diagnose und der weiteren Behandlung. Mit ihnen lassen sich Blutzuckerwerte präzise bestimmen, Krankheitserreger finden oder andere wichtige Biomarker detektieren. Diese Art der medizinischen Diagnostik mithilfe von Licht auf die Nanoskala zu überführen und für praktische Anwendungen zu miniaturisieren, ist eines der zentralen Forschungsfelder von Andreas Tittl. Hierzu nutzt er die Nanophotonik: eine Disziplin, die sich mit der Kontrolle und Manipulation von Licht auf extrem kleinen Längenskalen beschäftigt, die tausendmal dünner sind als ein menschliches Haar. Entscheidend dafür sind sogenannte Metaoberflächen, die aus winzigen Nanoantennen bestehen. Sie fangen das Licht ein und fokussieren es viel enger und feiner, als es mit herkömmlichen Linsen möglich wäre. Diese Metaoberflächen wirken wie flache, hochintelligente Linsen oder Filter. „Wenn wir Licht in diesen winzigen Strukturen ‚einsperren‘, verstärkt sich die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie enorm“, erläutert Tittl. Diese besondere Eigenschaft nutzt seine Arbeitsgruppe unter anderem zur Entwicklung hochempfindlicher optischer Biosensoren. Mit ihnen lassen sich einzelne Biomoleküle oder Viren erkennen, indem deren einzigartiger optischer ‚Fingerabdruck‘ ausgelesen wird. „Mittels Miniaturisierung kann diese Point-of-Care-Diagnostik zu den Patienten nach Hause gebracht werden. Sie müssten für Untersuchungen nicht mehr ins Krankenhaus fahren“, erläutert Andreas Tittl die Vorteile angewandter nanophotonischer Verfahren.
Quantenlicht kann Kommunikation abhörsicher machen
Ein weiterer Schwerpunkt von Prof. Tittls Forschung beschäftigt sich damit, Quantenlicht zu erzeugen und zu kontrollieren. So ist beispielsweise die Metaoberflächen-verstärkte Erzeugung von Einzelphotonen essenziell für die Quantenkryptografie, also die absolut abhörsichere Datenverschlüsselung. Generell sind winzige, direkt auf einem Chip integrierte Lichtquellen von Nanolasern bis hin zu Einzelphotonenquellen wichtige Bausteine für zukünftige photonische Chips und die Quanteninformationstechnologie. „Mit der immer weitergehenden Erforschung von Metaoberflächen wollen wir neue Funktionalitäten in diesen Anwendungsfeldern finden“, sagt Physiker Tittl.
Seine Arbeit hat erhebliches gesellschaftliches Potenzial. Die kompakten Diagnosechips könnten die Medizin revolutionieren – zum Beispiel durch kostengünstige und frühzeitige Erkennung von Krankheiten direkt in der Arztpraxis oder bei Patienten zuhause. Und die Quantenlichtquellen liefern Grundlagen für abhörsichere Kommunikation, Quantencomputer und sogar neuartige optische Computer, die dem Gehirn nachempfunden sind, sogenanntes Neuromorphic Computing. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Bewältigung des steigenden Energiebedarfs moderner Informationstechnologien.
Schnittstelle zwischen Quantenphysik und Materialwissenschaft
Professor Tittl übernimmt an der TU Hamburg die Leitung des Instituts für Photonik. Seine akademische Laufbahn begann im Süden Deutschlands: Nach seinem Physikstudium und der Promotion an der Universität Stuttgart führte ihn sein Weg in die Schweiz an die renommierte École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), wo er als Postdoc und später als Fellow forschte. 2019 kehrte er nach Deutschland zurück und baute an der Ludwig-Maximilians-Universität München seine eigene Forschungsgruppe auf, gefördert durch das prestigeträchtige Emmy Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Dort habilitierte er sich und war zuletzt als Professor für Experimentalphysik tätig. Nun freut er sich darauf, seine wissenschaftliche Arbeit an der TU Hamburg fortzusetzen und das neue Institut maßgeblich mitzugestalten. Was ihn an seiner Forschung besonders fasziniert, ist die Schnittstelle zwischen fundamentaler Quantenphysik und moderner Materialwissenschaft: „Es beeindruckt mich, wie wir durch präzises Design von Nanostrukturen physikalische Effekte erzeugen können, die es in der Natur so nicht gibt. Und zugleich ist der Weg von der Theorie zur realen Anwendung erstaunlich kurz.“ Zur Wahl der TU Hamburg sagt Andreas Tittl: „Die Möglichkeit, an der TUHH ein neues Institut für Photonik von Grund auf zu etablieren und strategisch zu prägen, reizt mich sehr. Die starke Ingenieurskultur und die interdisziplinäre Vernetzung sind ideal, um unsere Konzepte in echte Technologien zu überführen. Ich freue mich auf die Zusammenarbeit mit exzellenten Kolleginnen und Kollegen sowie auf die Teilnahme am Exzellenzcluster BlueMat - Water-Driven Materials.“
Privat freut sich der gebürtige Schwabe mit seiner Familie auf den Tapetenwechsel durch den Umzug in die Hansestadt: „Nach Jahren im Süden Deutschlands und der Schweiz freue ich mich auf Hamburg, eine weltoffene Stadt mit besonderer Nähe zum Wasser. Wir sind gespannt darauf, die Stadt in den nächsten Jahren zu entdecken.“
TUHH - Pressestelle
Elke Schulze
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