Neue und einfache Strategien zur Synthese mehrschichtiger Nanostrukturen mittels spontaner Selbstorganisation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wie in vorangegangenen Arbeiten gezeigt, können Erdalkalicarbonate bei hohem pH-Wert in Anwesenheit von gelöstem Silikat als Nanopartikel ausgefällt und in einer kolloidalen Suspension stabilisiert werden. Im Laufe des hier beschriebenen DFG-Projektes konnten wir diese Herangehensweise – eine Eintopfsynthese von Nanopartikeln mit gleichzeitiger Stabilisierung durch eine Silikatummantelung – auf die Synthese verschiedener Nanopartikel, genauer Quantendots von Übergangsmetallchalkogeniden übertragen und die entstehenden Partikel charakterisieren. Der Vorteil ist, dass diese Nanopartikel durch spontane Selbstorganisation ummantelt entstehen und das Verfahren billig und upscalebar ist. Die Größen der Partikel und ihre kolloidale Stabilität in wässrigen Suspensionen hängen dabei von der Dicke des Silikatmantels ab, ebenfalls deren elektrochemische (und wahrscheinlich auch photochemische) Eigenschaften. Die Größe der entstehenden Teilchen lässt sich mittels pH-Wert und der relativen und absoluten Silikatkonzentration einstellen, und die Schichtdicke des Silikats kann nachträglich durch Ätzen mit HF verringert werden. Neben den so kolloidal stabilisierten CdS-Nanopartikeln wurden noch eine Reihe weiterer Sulfide und Selenide als Nanopartikel synthetisiert und charakterisiert. Auch Mischpartikel aus Cadmium und Zinksulfid konnten erhalten und untersucht werden. Damit wurde das Hauptziel des Projektes erreicht. Nicht mehr durchgeführt wurde die Herstellung von Kern- Schale-Schale-Nanopartikeln. Die ebenfalls angedachte praktische Anwendung der Teilchen ist derzeit noch Gegenstand verschiedener Untersuchungen an unserem Arbeitskreis sowie an verschiedenen anderen, an die die Partikel verschickt wurden. Wir sind zuversichtlich, dass sich daraus wirtschaftliche Verwertbarkeiten ergeben. Viel versprechen wir uns vor allem, wenn es uns gelingt, die silikatummantelten Teilchen in Phosphatpuffern zu stabilisieren und dann in lebende Zellen einzuschleusen. Ein weiterer Vorteil der Silikatummantelung ist die Möglichkeit zu Oberflächenmodifizierung, z.B. durch Silanisierung, wodurch sich zusätzliche Einsatzbereiche ergeben könnten.
