Untersuchungen der Grundlagen und Modellierung der Temperaturgradienten-Gaschromatographie auf Basis des Flussfeld-Prinzips

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Peter Boeker
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290980359

Im beantragten Forschungsvorhaben sollen die Grundlagen einer neuartigen Gaschromatographie mit longitudinalem Temperaturgradienten untersucht werden. Bei Vorliegen eines negativen Temperaturgradienten (Temperaturabnahme in Laufrichtung) werden durchlaufende Substanzen permanent fokussiert, da vorlaufende Anteile im kälteren Bereich gebremst und nachlaufende im heißeren Bereich beschleunigt werden. Dieser Fokussierungseffekt wirkt der klassischerweise vorhandenen diffusiven Signalverbreiterung entgegen. Da bei der Durchführung der Temperaturgradienten-Gaschromatographie zugleich das Niveau der Temperaturen programmiert angehoben wird, kommt es zudem zu einem Einfangen der Substanzen bei einem dezidierten Geschwindigkeitsgleichgewicht zwischen der Bewegung einer Temperatur auf der Säule und der dazu gehörigen chromatographischen Geschwindigkeit einer Substanz im Trägergas. Im Gradientenfeld bewegen sich daher die verschiedenen Substanzen mit ihren Gleichgewichtstemperaturen durch die Säule, ohne die stetige Zunahme der Temperatur zu erfahren, die beim klassischen Betrieb der temperaturprogrammierten Gaschromatographie auftritt. Im Kontext des DFG-Vorhabens des Antragstellers und nachfolgender Forschungen zur Spurenanalytik wurde eine sehr einfache Realisierung der Temperaturgradienten-Gaschromatographie gefunden. Damit ist nun weltweit erstmalig die experimentelle Grundlage zur umfassenden Untersuchung der Grundlagen der Temperatur¬gradienten-Gaschromatographie gegeben. Die vorliegenden ersten Meßergebnisse sind sehr vielversprechend. Es werden hohe chromatographische Auflösungen unterhalb von 60 s Gesamtmesszeit erhalten. Im Gegensatz zur klassischen Gaschromatographie liegen allerdings noch wenig Erfahrungen und keine systematischen Untersuchungen vor. Das Konzept verspricht eine deutlich verbesserte Leistung für die sehr schnelle Trennung von Stoffen, die zur Leistungssteigerung der Gassensorik, der Ionen-mobilitätsspektrometrie und in Kombination mit der Massenspektrometrie vorteilhaft ist. Durch die verringerten Trenntemperaturen können auch thermisch labile Stoffe, wie einige Aromen, biologische Substrate aber auch energetische Materialien untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Peter Schulze Lammers; Professor Dr. Matthias Wüst