Die Schwingungsspektroskopie hat sich von einer Kerndisziplin der physikalischen Chemie zu einem vielseitigen Werkzeug in den Lebenswissenschaften entwickelt. Jüngste konzeptuelle und methodische Durchbrüche eröffnen tiefgreifende Einblicke in neuartige Phänomene und ermöglichen Untersuchungen auf ultraschnellen Zeitskalen sowie mit nanoskaliger Oberflächen- und Ortsauflösung – und damit völlig neue Perspektiven für die biomedizinische Forschung.

Bei diesem Seminar, das vom 22. bis 26. Februar 2026 im Physikzentrum Bad Honnef stattfand, kamen rund 50 international führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Nachwuchsforschende zusammen, um diese Entwicklungen entlang des „Spektrums“ von der physikalischen Chemie bis zur biomedizinischen Anwendung zu beleuchten. Zunächst wurde die elektrostatische Sensitivität von Schwingungen über den Stark-Effekt diskutiert, die den Nachweis für die feldgetriebene Katalyse in Enzymen und chemischen Systemen erbrachte. Fortschritte bei der Erzeugung kurzer Terahertz-Pulse eröffnen hierbei neue Möglichkeiten, transiente elektrische Felder gezielt einsetzen zu können. Auch das Konzept des Vibrational Strong Coupling in Mikrohohlräumen könnte eine vergleichbare Kontrolle über Reaktionspfade ermöglichen. Zeitaufgelöste Methoden erlauben es, strukturelle und elektronische Veränderungen an Reaktionszentren bis in den Femtosekundenbereich zu verfolgen. Untersuchungen in lebenden eukaryotischen Zellen liefern Einblicke in komplexe Dynamiken bis in den Nanosekundenbereich sowie mittels feldaufgelöster Spektroskopie. Grenzflächensensitive Techniken wie die Vibrational Sum-Frequency Generation ermöglichen direkte Einblicke in monomolekulare Schichten in nanofluidischem Confinement. Ergänzend erschließen oberflächenverstärkte Raman- und Infrarotmethoden durch plasmonische Effekte ein breites Spektrum: Im UV/Vis-Bereich ermöglichen sie molekülspezifische Analysen sogar von zellulären Prozessen; resonante Metaoberflächen erweitern dies um (chirales) Biosensing im Infrarotbereich. Besonders eindrucksvoll zeigen sich Fortschritte in der Bildgebung: Verfahren wie Coherent Anti-Stokes Raman Scattering ermöglichen eine nahezu unmittelbare Gewebehistologie und stehen vor der klinischen Anwendung. Die optische photothermische Infrarotmikroskopie liefert räumlich und spektral aufgelöste Bilder subzellulärer Strukturen, während die Infrarotnanoskopie durch Kombination mit der Atomkraftmikroskopie die Beugungsgrenze überwindet und markierungsfreie Bildgebung mit nanometrischer Auflösung erlaubt – auf Augenhöhe mit der superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie.

Diese Entwicklungen verdeutlichen eindrucksvoll die Bandbreite der modernen Schwingungsspektroskopie, die in Vorträgen, Postersitzung und Diskussionen intensiv reflektiert und in neue Synergien und Kooperationen überführt wurde. Unser Dank gilt der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung sowie dem Team des Physikzentrums für die finanzielle und die exzellente organisatorische Unterstützung.

Prof. Dr. Jacek Kozuch, TU Braunschweig

Prof. Dr. Joachim Heberle, FU Berlin