Stochastische Detektion von Nanopartikeln mit elektrochemischen Sensorfeldern

• Antragsteller: Professor Dr. Bernhard Wolfrum
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393439476

Nanopartikel finden vermehrt Anwendung in der Industrie und werden mittlerweile in zahlreichen Verbraucherprodukten eingesetzt. Dies hat zur Folge, dass jährliche viele Tonnen von Nanopartikeln verschiedener Materialen und Größe in die Umwelt gelangen. Insbesondere Silbernanopartikel sind aufgrund ihrer antibakteriellen Wirkung in vielen Produkten vorhanden. Für die Evaluierung möglicher Folgen der Partikelfreisetzung ist eine effiziente Methode zur Detektion und Quantifizierung von Nanopartikeln unerlässlich. Ziel dieses Projekts ist es, eine elektrochemische Methode zur stochastischen Detektion von Silbernanopartikeln in Süß- und Salzwassersystemen mit Hilfe gedruckter Sensorfelder zu untersuchen und dabei Ansätze zur schnellen Bestimmung der Partikelkonzentration, sowie der Größenverteilung zu entwickeln. Das Verständnis der detaillierten Prozesse des Ladungsübertrags zwischen Nanopartikel und Sensor und der Einfluss äußerer Parameter, stellt dabei eine spannende wissenschaftliche Herausforderung dar und ist sowohl für die Anwendung dieser Methode, als auch für die Grundlagenforschung von wesentlicher Bedeutung. In diesem Projekt werden wir den Einfluss des Elektrolyten, des Sensoraufbaus und der verwendeten Materialen auf die elektrochemisch generierten Signale von Silbernanopartikeln untersuchen. Insbesondere werden wir dabei die Adsorption von Nanopartikeln quantifizieren, welche eine der größten Herausforderungen für die verlässliche Detektion von Partikeln an elktrochemischen Sensorfeldern darstellt. Ziel ist es dabei, den durch Adsorption beeinträchtigten Massentransport mit geeigneten Oberflächenmodifikationen der Sensoren sowie mikrofluidischen Systemen zu kompensieren. Dazu werden wir gedruckte Sensorsysteme für selektive elektrochemische Nanopartikeldetektion entwickeln, welche eine Voraussetzung für zukünftige kostengünstige und vielseitige Anwendung dieser Methode darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Philipp Rinklin