Herstellung und Untersuchung oberflächenfunktionalisierter Nanodiamant-Kolloide
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Kolloidale Systeme nanoskaliger Diamantpartikel in verschiedenen organischen oder wässrigen Medien sind für eine Vielzahl von Anwendungen des Nanodiamanten von großem Interesse. So können in biologischen Systemen nur die entsprechend stabilisierten Primärteilchen in physiologischen Medien z.B. als Fluoreszenzmarker oder Vehikel zum Wirkstofftransport eingesetzt werden. Auch für die Herstellung von homogenen Oberflächenbeschichtungen und homogen durchmischten Kompositmaterialien ist die Erzeugung von derartigen Solen von Interesse. In diesem Projekt wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung und Stabilisierung kolloidaler Lösungen von Nanodiamantpartikeln entwickelt. Dabei kamen Vermahlungstechniken sowie eine mahlkörperassistierte Ultraschall-Deagglomerierung zum Einsatz. Durch die simultane Funktionalisierung der Primärteilchenoberfläche mit organischen Gruppen kann die Kolloidstabilität gezielt beeinflusst werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass auch die rein chemische Modifizierung der Partikeloberfläche zu einer signifikanten Verbesserung der kolloidalen Stabilität beiträgt. Insgesamt gelang die Herstellung stabiler Nanodiamant-Kolloide mit unterschiedlichen Oberflächengruppen sowohl in Wasser als auch physiologischen Puffermedien, wenn entsprechende protische Oberflächengruppen etabliert wurden. Die Verwendung organischer Gruppen mit eher hydrophobem Charakter (Alkylreste, Nitroaromaten, Methacrylat etc.) ermöglichte die erfolgreiche Herstellung stabiler Kolloide dieser Nanodiamant-Derivate in organischen Lösemitteln. Durch diese Bandbreite der nun als Nanopartikel verfügbaren Nanodiamant-Derivate stehen den erwähnten Anwendungen attraktive Vorläufermaterialien für die gezielte weitere Funktionalisierung zur Verfügung. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die entwickelten Methoden auch für andere Nanomaterialien, z.B. Seltenerdoxide, einsetzbar sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- „Deagglomeration and functionalisation of detonation nanodiamond with long alkyl chains”, Diamond Relat. Mater. 2008, 17, 1367-1370
A. Krueger, T. Boedeker
- „A general procedure to functionalise agglomerating nanoparticles demonstrated on nanodiamond”, ACS Nano 2009, 3, 2288-2296
Y. Liang, M. Ozawa, A. Krueger
- The Prato reaction on nanodiamond: Surface functionalization by formation of pyrrolidine rings”, Diamond Relat. Mater 2011, 20, 101-104
D. Lang, A. Krueger
- “Deagglomeration and surface modification of thermally annealed nanoscale diamond”, J. Colloid Interface Sci. 2011, 354, 23-30
Y. Liang, T. Meinhardt, G. Jarre, P. Vrdoljak, A. Schöll, F. Reinert, A. Krueger
- Surface modification of nanodiamond under Bingel-Hirsch conditions”, Chem. Phys. Chem. 2012, 13, 2578-2584
P. Betz, A. Krueger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cphc.201101050) - “Functionality is Key: Recent Progress in the Surface Modification of Nanodiamond”, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 890-906
A. Krueger, D. Lang
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adfm.201102670)
