Die Arbeitsgruppe von M. Brecht untersucht die Eigenschaften einzelner Proteine und Bio-Nano-Hybrids mittels Tieftemperatur-Einzelmolekülspektroskopie (LT-SMS). Bei tiefen Temperaturen lassen sich die rigiden Einschränkungen, die sich aufgrund der geringen Photostabilität von Farbstoffen bei Raumtemperatur ergeben, komplett umgehen. Damit können einzelne Proteine mit hoher Auflösung spektroskopiert werden, während gleichzeitig z.B. die Lebensdauer des angeregten Zustands mit „time correlated single photon counting“ (TCSPC) bestimmt werden kann. Der Fokus der Arbeiten liegt auf photosynthetischen Proteinen, die aufgrund ihrer Eigenschaften Licht einzufangen und in elektrische Energie umzuwandeln oft als Solarzellen auf der Nanoskala angesehen werden. Diese Proteine werden nicht nur zum Studium ihrer (1) spezifischen Eigenschaften genutzt, sondern auch zum generellen Studium der (2) Proteindynamik, des (3) Energietransfers und der (4) Veränderung der Proteinfunktion durch Wechselwirkung mit plasmonische Nanostrukturen.

Eine enge Anbindung besteht an den AK Meixner/Zhang (Einzelmolekül- Nahfeldspektroskopie), den AK Kern/Fleischer (plasmonische Oberflächen) und den AK Schreiber (Protein-Grenzflächenanbindung).