Analytische Ultrazentrifuge

• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517228851

Bei der Analytischen Ultrazentrifugation (AUZ) handelt es sich um eine Methode der Kolloidanalytik, die eine umfassende Charakterisierung von Dispersionen erlaubt. Nanopartikel oder Makromoleküle, die in einem Lösemittel fein dispergiert vorliegen, werden durch ein Zentrifugalfeld aufgetrennt, wobei eine Absorptions- oder Interferenzoptik erlaubt, diesen Vorgang in der Probenzelle zu beobachten. Die Auswertung der Daten liefert zunächst aus der Sedimentationsbandenverschiebung und -verbreiterung den Sedimentations- bzw. Diffusionskoeffizienten, und ggfs. die jeweiligen Verteilungen. Die Auswertung dieser Größen bzw. Messungen erlaubt dann ferner, Teilchengröße und -form, sowie Molmasse und Dichte der Probe zu bestimmen. Auch wechselwirkende Systeme können in der Analytischen Ultrazentrifuge untersucht werden; im Sedimentations-Diffusions-Gleichgewicht können Stöchiometrie und Gleichgewichtskonstante chemischer Gleichgewichte bestimmt werden.Bei der AUZ handelt es sich um eine Absolutmethode. Aufgrund der Fraktionierung und der optischen Detektion des gesamten Systems liefert sie Daten hoher statistischer Signifikanz. Tatsächlich ist die AUZ eine hochauflösende Methode, die Unterschiede von Teilchengrößen im Ångström-Bereich nachweisen kann. Mithilfe moderner Rayleigh-Interferenz-Detektoren können sowohl sehr verdünnte als auch konzentrierte Dispersionen erfolgreich charakterisiert werden. Licht-absorbierende Proben können mithilfe eines Multiwellenlängen Absorptions-(MWA) -Detektors charakterisiert werden, der ggfs. auch erlaubt, verschiedene Mischungskomponenten anhand ihrer UV/Vis Spektren zu identifizieren. Im Falle von Metall- und Halbleiternanopartikeln können mit dem MWA- Detektor außerdem größenabhängige optische Eigenschaften (aufgrund Plasmon-Resonanz bzw. Größenquantisierungseffekten) untersucht werden.Im Vorhaben soll die Analytische Ultrazentrifuge breit eingesetzt werden. Einerseits dient sie zur Untersuchung der Frühstadien der Festkörperbildung, d.h. dem Nachweis und der Charakterisierung kleinster Cluster, Keime und Intermediate sowie deren Wechselwirkungen mit Zusatzstoffen wie etwa einfachen Molekülen oder Proteinen. Andererseits soll das Gerät zur Beleuchtung verschiedener Fragen im Bereich der Halbleiternanostrukturen, multifunktioneller Tenside, poröser organisch-anorganischer Festkörper, komplexer Nanoteilchen und Nanoteilchenüberstrukturen sowie zur Anwendung in Biomaterialien maßgeschneiderter Polymere eingesetzt werden. Das hier beantragte Gerät ist für die Analytik der Festkörperbildung gleichsam unverzichtbar und wird zur Lösung einer Vielzahl von Problemen in der chemischen Materialwissenschaft wichtige Beiträge leisten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Analytische Ultrazentrifuge
• Gerätegruppe: 1210 Ultrazentrifugen (über 25.000 1/Min)
• Antragstellende Institution: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
• Leiter: Professor Dr. Denis Gebauer