Ortsaufgelöste Isotopenverhältnisse und Elementkonzentrationen in Biofilmen als Screeningtool für mikrobiologisch beeinflusste Korrosion – On-line Kopplung der Laser-ablation mit MC-ICP-MS, HR-ICP-MS und ToF-ICP-MS (ISOScreen)

• Antragsteller: Dr. Jochen Vogl
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470042365

Isotopenverhältnisse geben wertvolle Hinweise über die Herkunft und Verteilung von Elementen, aber auch Reaktionsabläufe und deren Zeitachsen. Um detailliertere Informationen zu chemischen Prozessen, insbesondere an Grenzflächen, zu erhalten sind ortsaufgelöste Verfahren erforderlich. Dazu wird eine innovative Kopplung der Laserablation (LA) mit drei induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometern (ICP-MS) – einem Multikollektor ICP-MS, einem hochauflösenden ICP-MS und einem Flugzeit-ICP-MS – über einen Aerosol-Teiler realisiert, welche erstmals die Möglichkeit bietet Isotopenverhältnisse und Elementkonzentrationen ortsaufgelöst und simultan zu analysieren. Die so in-situ ermittelte Probenzusammensetzung ermöglicht unter Zuhilfenahme von maschinellem Lernen online Korrekturen von Matrixeffekten. Nach seiner Validierung wird das entwickelte Messsystem zur Erforschung von mikrobiologisch beeinflusster Korrosion (MIC) an Eisen und Stahl eingesetzt. Dabei wird untersucht inwieweit MIC zu einer Isotopenfraktionierung von Eisen führt, ob sich die Isotopenfraktionierung abhängig von den verursachenden Mikroorganismen ändert und sich von der bei der klassischen chemischen Korrosion auftretenden Isotopenfraktionierung unterscheidet. Bei ausreichend großen Unterschieden (> 0.1 ‰) können die einzelnen Korrosionsprozesse anhand von Fe-Isotopenverhältnissen identifiziert werden. Durch die Analyse von Realproben können so wertvolle Hinweise zu Schädigungsmechanismen und den beteiligten Mikroorganismen abgeleitet werden, die perspektivisch zu einer schnellen Schadensanalyse sowie zur Entwicklung resistenter Materialien beiträgt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen