Bestimmung des Flachbandpotentials von dotierten und undotierten Nanopartikeln in wässriger Umgebung mittels eines neuartigen Elektrodenherstellungsverfahrens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Lutz Mädler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387857840

Für viele Anwendungen und insbesondere für eine Bewertung der Toxizität sind die elektrochemischen Eigenschaften von Nanopartikeln entscheidend. Diese stehen in Zusammenhang mit dem Flachbandpotential, d.h. dem elektrochemischen Potential, der Nanopartikel, welches von der Art der Synthese abhängt und durch eine Dotierung der Nanopartikel mit Fremdatomen modifiziert werden kann. Das elektrochemische Potential hat ebenfalls einen Einfluss auf das in der Partikeltechnologie oft verwendete Zeta-Potential, welches das Agglomerationsverhalten der Partikel in Suspensionen bestimmt, sowie auf Oberflächenreaktionen in wässrigen biologischen Umgebungen. Die Kenntnis über die exakte Position des Flachbandpotentials von Nanopartikeln wird zu einem besseren Verständnis der Oberflächenladungen von Partikeln führen. Allerdings ist die elektrochemische Charakterisierung von Nanopartikeln mittels Impedanzspektroskopie durch den unerwünschten Einfluss des Substrat-Elektrolyt-Kontaktes limitiert. Das Ziel unseres Antrags ist es, ein neuartiges Elektrodenherstellungsverfahren für Partikel zu entwickeln und fundamental zu verstehen, das den unerwünschten Beitrag des Substrat-Elektrolyt-Kontaktes unterbindet und eine schnelle Partikelcharakterisierung in wässrigen Umgebungen ermöglicht. Mit der erfolgreichen Umsetzung unseres Elektrodenherstellungsverfahrens sind wir in der Lage, das Flachbandpotential der Nanopartikel zu bestimmen und zu beurteilen, zu welchem Ausmaß die elektrochemischen Eigenschaften, d.h. das Flachbandpotential und das Zeta-Potential der Nanopartikel, durch eine Dotierung modifiziert werden können. Damit könnte das Spektrum quantifizierbarer Eigenschaften in der Mechanischen Verfahrenstechnik wesentlich erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen