ISBN 978-3-8439-3544-9

978-3-8439-3544-9, Reihe Ingenieurwissenschaften

Johannes Walter
Multidimensional Characterization of Nanoparticles by Means of Analytical Ultracentrifugation

246 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Kenntnis über die Größe, Dichte, Form und optischen Eigenschaften von Nanopartikeln ist von entscheidender Bedeutung für viele Prozesse, da die Produkteigenschaften unmittelbar von diesen Parametern abhängen. Bisher stellte die gekoppelte Analytik von Größe und Dichte oder Form beziehungsweise die Bestimmung von größen-, dichte- oder formabhängigen optischen Eigenschaften eine erhebliche Herausforderung im Falle von Partikelsystemen dar. Streumethoden und Mikroskopieverfahren sind zumeist in Statistik und Auflösung sowie ihrer Anwendbarkeit auf breite Partikelgrößenverteilungen beschränkt. Integrale Messmethoden hingegen versagen, wenn spektrale Eigenschaften einzelner Spezies untersucht werden sollen.

Diese allgegenwärtigen Herausforderungen bilden den Grundstein für die in dieser Dissertation dargelegten Studien. So wird aufgezeigt, dass die mit einem Multiwellenlängendetektor ausgerüstete Analytische Ultrazentrifugation eine äußerst vielversprechende Methode für die mehrdimensionale Partikelanalytik darstellt. Die Kombination der Trennung von Partikeln im Schwerefeld der Zentrifuge mit der in-situ UV/Vis Spektroskopie ermöglicht es, hydrodynamische und optische Eigenschaften von Nanopartikeln miteinander zu verknüpfen. So können Größe, Form, Dichte oder optische Eigenschaften von Nanopartikeln simultan und mit hoher Auflösung mittels eines Experiments bestimmt werden.

Die vielfältigen Entwicklungen zum Gerät und zur Datenerfassung, verknüpft mit leistungsfähigen Analysemethoden, verbessern die Datenqualität und Vielseitigkeit der Analytischen Ultrazentrifugation mit Multiwellenlängendetektor in entscheidendem Maße. Die in dieser Arbeit vorstellten Studien erweitern so signifikant die Möglichkeiten der Partikelanalytik und verdeutlichen, dass sedimentationsbasierte Messtechniken sehr vielseitig und leistungsfähig sind. Die unmittelbare Korrelation von Größe, Form, Dichte und optischen Eigenschaften in einem Größenbereich von weniger als 1 nm bis hin zu 1 µm ist von hoher Relevanz für eine Vielzahl von neuen Anwendungen, bei denen mehrdimensionale Partikeleigenschaften von entscheidender Bedeutung sind. Die in dieser Dissertation vorgestellten Entwicklungen ebnen so den Weg hin zu einer wohl-definierten Produktentwicklung, da die dispersen Eigenschaften von Nanopartikeln nun auch in komplexen Formulierungen messtechnisch erfasst werden können.