Generic filters
Exact matches only
FS Logoi

Forschung: Hochgenaue Analysen von Nanopartikeln

Forschende am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben ein neues Glasfaserdesign entwickelt, das außergewöhnlich lange Beobachtungen einer großen Anzahl einzelner, frei beweglicher Nanopartikel in einer Flüssigkeit ermöglicht.

von | 19.12.22

Nanopartikel zur Schmerzbehandlung und Wirkstofffreisetzung. Makroaufnahme. (Foto AdobeStock, Viks_jin)
Nanopartikel
Nanopartikel
19.12.2022 Ι Forschende am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben ein neues Glasfaserdesign entwickelt, das außergewöhnlich lange Beobachtungen einer großen Anzahl einzelner, frei beweglicher Nanopartikel in einer Flüssigkeit ermöglicht.

Die genaue Bestimmung einzelner Bestandteile von feinen Partikelgemischen innerhalb einer Flüssigkeit (Dispersion) stellt die Wissenschaft vor Herausforderungen – vor allem in Bezug auf die Breite ihrer Größenverteilung und das Vorhandensein verschiedener Partikelspezies, die sich in ihrer Größe nur geringfügig unterscheiden. Eine am Leibniz-IPHT entwickelte mikrostrukturierte Glasfaser (Einelementige-Antiresonanz-Faser) bietet das Potential, die Messgenauigkeit der Größencharakterisierung von Nanoobjekten deutlich zu verbessern.

Neue optische Glasfaser für hochgenaue Analysen

Mit der am Jenaer Institut realisierten optischen Spezialfaser lassen sich Nanoobjekte in wässriger Lösung mit einem Durchmesser kleiner als 20 Nanometer einschließen, einzeln verfolgen und deren Größe exakt bestimmen. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, Größenverteilungen von Nanopartikeln in Gemischen präzise analysieren zu können. Hierzu verfügt die Glasfaser über einen dünnwandigen und daher lichtleitenden Mikrokanal von 17 Mikrometern Durchmesser.

Für die Untersuchung einer Probe wird die Partikelflüssigkeit mit der Hohlkernfaser in Kontakt gebracht, die sich infolge der Kapillarkraft mit der Flüssigkeitsprobe füllt. Das eingekoppelte Licht wird entlang des integrierten Fluidkanals der Faser geführt. Durch die nur 756 Nanometer dicke Glaswand können die zu untersuchende Probe und die darin befindlichen Nanoobjekte intensiv und gleichmäßig beleuchtet werden. Das von einzelnen Nanopartikeln gestreute Licht ermöglichtdie Verfolgung ihrer Position und damit hochgenaue mikroskopische Beobachtungen.

„Mit unserer neuen faseroptischen Methode lassen sich einzelne Objekte im Nanometermaßstab über lange Zeiträume verfolgen. Das ermöglicht uns, deren Größe außerordentlich präzise undzuverlässig zu bestimmen, so dass wir einzelne Komponenten in einem Gemisch genaucharakterisieren können“, erklärt Mona Nissen, Doktorandin in der Abteilung Faserphotonik am Leibniz-IPHT.

Präzise Charakterisierung von Nanopartikeln

In experimentellen Studien mit Gemischen von Partikeln mit geringer Größendifferenz, bestehend aus Polystyrol-Nanokugeln mit mittleren Durchmessern von 100 und 125 Nanometern, konnten die Forschenden eine hohe präzise Charakterisierung mithilfe der neuartigen Glasfaser zeigen. Sowohl in monodispersen Partikelmischungen mit Nanoobjekten einer Spezies und Größenklasse als auch in polydispersen Partikelkompositionen mit Objekten unterschiedlicher Eigenschaften und Größen konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Größenverteilung äußerst genau messen sowie einzelne Komponenten identifizieren.

Anwendungen für nanoskalige Einsatzgebiete

Der vorgestellte faseroptische Ansatz bietet das Potential, in nanotechnologischen Anwendungen im Bereich der Umwelt- und Bioanalytik sowie in Chemie und Medizin zur Größenkontrolle von Nanopartikeln Einsatz zu finden. Anwendungsszenarien sehen die Forschenden beispielsweise bei der Untersuchung von Gewässern auf Mikroplastik-Rückstände, der Analyse von Patientenproben, wie zum Beispiel Urin, der Beobachtung von Syntheseprodukten in den chemischen Wissenschaften oder der Entwicklung von Medikamenten. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Leibniz-IPHT-Forschenden in der Fachzeitschrift Small (WileyVCH Verlag).

Zur Veröffentlichung

Jetzt Newsletter abonnieren

Immer auf dem aktuellen Stand, alle 2 Wochen in Ihrem Postfach.

Hier anmelden

Raumluftfiltration: Zukauf auf dem brasilianischen Luftfilter-Markt
Raumluftfiltration: Zukauf auf dem brasilianischen Luftfilter-Markt

Hengst Filtration hat den brasilianischen Luftfilterspezialisten Aeroglass aus São Paulo übernommen. Für Hengst ist es der zweite Zukauf auf dem brasilianischen Luftfilter-Markt nach Linter im Jahr 2022. Mit Aeroglass will Hengst seine Transformation vorantreiben und seine Position im Bereich Raumluftfiltration in Brasilien stärken.

mehr lesen
FILTECH: Optimising material analysis for filtration
FILTECH: Optimising material analysis for filtration

Thermo Fisher Scientific is exhibiting at filtration trade show FILTECH 2024 held from 12-14 November, at the Koelnmesse Halls in Cologne, Germany. Leaders and technical experts from Thermo Fisher will be present to offer expertise in electron microscopy and discuss how this technique provides an advanced solution, optimising material analysis for filtration.

mehr lesen
Advanced Recycling Conference: Nachhaltige Materialien gestalten
Advanced Recycling Conference: Nachhaltige Materialien gestalten

Die Advanced Recycling Conference (ARC) 2024 erweitert in diesem Jahr ihr Themenspektrum über das Recycling konventioneller Kunststoffverpackungen hinaus. Im Fokus stehen aktuelle Herausforderungen wie die Wertstoffrückgewinnung aus Elektronikabfällen, innovative Ansätze zum PVC- und Textilrecycling sowie fortschrittliche Recyclingverfahren für technische Thermoplaste.

mehr lesen
FILTECH 2024: Geballte Verbindungskompetenz
FILTECH 2024: Geballte Verbindungskompetenz

Auf der FILTECH in Köln zeigen die Pfaff Industriesysteme und Maschinen GmbH (mit den Marken Pfaff Industrial und KSL) und die Co-Aussteller Dürkopp Adler und Sonotronic Lösungen für die Fertigung von textilen Filtern wie Filterschläuche, Sternfilter, Filtertaschen, Filtertücher, etc.

mehr lesen

Sie möchten die F&S Filtrieren und Separieren testen?

Bestellen Sie Ihr kostenloses Probeheft

Überzeugen Sie sich selbst: Gerne senden wir Ihnen die F&S kostenlos und unverbindlich zur Probe!

Finance Illustration 03