Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Taubner befasst sich mit der Weiterentwicklung von neuen Mikroskopie- und Spektroskopieverfahren mit Infrarotlicht. Dies beinhaltet zum einen Mikroskopieverfahren mit extrem hoher Ortsauflösung, wie zum Beispiel die optische Nahfeldmikroskopie (SNOM) und das Konzept der Superlinsen. Zum anderen wird der Einsatz von resonanten Nanostrukturen (IR Antennen) zur Steigerung der Sensitivität der konventionellen IR-Spektroskopie untersucht.
Die beiden Mikroskopieverfahren ermöglichen eine Auflösung weit jenseits des Beugungslimits konventioneller Mikroskope, welches bei ungefähr einer halbe Wellenlänge des verwendeten Lichts liegt. Mit SNOM kann durch die Verwendung von Lichtverstärkung und -streuung an einer feinen Tastspitze eine Ortsauflösung von bis zu 20-30 nm erzielt werden. Bei Superlinsen, die auf der Anregung von Oberflächenwellen an Materialien wie Silicium-Carbid oder Graphen basieren, ist eine Auflösung von unter 700 nm möglich, was immer noch weit unter dem Beugungslimit liegt. Durch den Einsatz von Infrarotlicht (mittleres Infrarot, MIR: Wellenlänge zwischen 3 und 20 Mikrometern) können spektroskopische Informationen wie zum Beispiel chemische Bindungen, lokale Kristallstrukturen oder auch Konzentrationen von freien Ladungsträgern in Nanostrukturen und Nanokompositmaterialien sichtbar gemacht werden und zur Verbesserung dieser Strukturen verwendet werden. Die Arbeitsgruppe engagiert sich insbesondere in der Jülich-Aachener Forschungskooperation JARA-FIT und dem Sonderforschungsbereich 917 „Nanoswitches“ sowie bilateralen Kooperationen.
Prof. Taubner hat zudem im Jahr 2009 eine Nachwuchsgruppe am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen gegründet. Ziele und Aufgaben der Arbeitsgruppe am ILT sind die Entwicklung von nanooptischen Komponenten für die Sensorik, die Entwicklung von Infrarotlasern und deren Einsatz in der Nahfeldmikroskopie. Die bisherigen Arbeiten konzentrierten sich vor allem auf die Analyse von Halbleiterstrukturen, beispielsweise auf Basis von Gallium-Nitrid oder Silicium-Carbid, wobei sowohl die strukturellen (z.B. Verspannungen oder Defektdichte) als auch die elektronischen Eigenschaften (Konzentration freier Ladungsträger) auf Nanometerskala charakterisiert werden können.
Seit 2014 stehen nun diese außergewöhnlichen Methoden in einem „Anwenderzentrum für Nahfeldmikroskopie“ auch Interessenten aus Forschung und Entwicklung zur Verfügung.
Durch die enge Zusammenarbeit der RWTH Aachen University mit dem Fraunhofer ILT und den angegliederten Lehrstühlen für Lasertechnik LLT und Technologie Optischer Systeme TOS bietet der Standort Aachen eine einzigartige Bündelung von Ressourcen und Wissen im Bereich der Nano-Optik.