• Deutsch
  • English

Neuartige Anwendungen von Nanopartikeln

Die Anwendungsbereiche von Nanopartikeln sind äußerst vielfältig und reichen von der Verwendung zum Polieren von Wafern für die Halbleiterindustrie über neuartige Materialien bis hin zum Einsatz im menschlichen Körper, etwa zur gezielten Bekämpfung von Krebs. Viele Anwendungen aber stehen noch in der Entwicklungsphase, da die eingesetzten Nanomaterialien stets für die jeweilige Anwendung optimiert werden müssen – hinsichtlich ihrer Größe und Form, aber vor allem auch ihrer Oberflächenchemie, um eine gute Stabilisierung, Dispergierbarkeit oder Kompatibilität und damit die gewünschten Effekte und Eigenschaften zu gewährleisten. Durch eine Anpassung von Synthese und Funktionalisierung der Nanopartikel an den weiteren Einsatz können die Eigenschaften des Endprodukts stark verbessert werden. Nanokomposite, die aus anorganischen Nanostrukturen eingebettet in eine organische Matrix bestehen, weisen oft überlegene Eigenschaften gegenüber den Einzelkomponenten auf. So können beispielsweise ultraharte Oberflächenbeschichtungen realisiert werden, die die darunter liegende Fläche vor Zerkratzen und Abnutzung schützen. Eine sehr gute Verträglichkeit der Nanopartikel mit den organischen Komponenten in allen Arbeitsschritten ist dafür eine wichtige Voraussetzung und stellt sicher, dass die optischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Die Abbildung links zeigt Nanokomposite mit steigendem Gewichtsgehalt an ZrO2-Nanopartikeln bis zu 16 Gewichtsprozent. Die Transparenz hängt dabei entscheidend von der Oberflächenchemie der Nanopartikel ab.
Daneben sind Nanopartikel ideale Bausteine zur Herstellung dünner Schichten (siehe Abbildung rechts), die beispielsweise Verwendung als Sensoren, Kondensatoren oder andere elektronische Komponenten finden können. Durch die Verwendung zuvor hergestellter und stabilisierter Nanopartikel können kristalline Metalloxid-Schichten bei sehr milden Bedingungen hergestellt werden, so dass auch temperaturempfindliche Materialien wie Polymere beschichtet werden können.

 

 

 

 

 

 

 

Links: Nanokomposite mit steigendem Gewichtsgehalt an ZrO2 – Nanopartikeln von 0 bis 16 %, rechts: Dünnschicht-Dielektrikum aus ZrO2-Nanopartikeln zum Einsatz in Dünnschicht-Kondensatoren.

 

Publikationen:

[1] T. A. Cheema, G. Garnweitner, “Phase-controlled synthesis of ZrO2 nanoparticles for highly transparent dielectric thin films”, CrystEngComm 2014, online.
[2] I.-C. Masthoff, F. David, C. Wittmann, G. Garnweitner, “Functionalization of magnetic nanoparticles with high-binding capacity for affinity separation of therapeutic proteins”, Journal of Nanoparticle Research 2014, 16, Art. No. 2164. Abstract
[3] T. A. Cheema, G. Garnweitner, “Herstellung von Nanokompositen mit optimierten Eigenschaften aus chemisch maßgeschneiderten Nanopartikeln“, Chemie Ingenieur Technik 2012, online.
[4] T. A. Cheema, A. Lichtner, C. Weichert, M. Böl, G. Garnweitner, “Fabrication of transparent polymer-matrix nanocomposites with enhanced mechanical properties from chemically modified ZrO2– nanoparticles”, Journal of Materials Science 2012, 47, 2665-2674.
[5] T. Ninjbadgar, G. Garnweitner, A. Börger, L. M. Goldenberg, O. V. Sakhno, J. Stumpe, “Synthesis of luminescent ZrO2-:Eu3+: nanoparticles and their holographic sub-micrometer patterning in polymer composites”, Advanced Functional Materials 2009, 11, 1819-1825.
[6] G. Garnweitner, L. M. Goldenberg, O. V. Sakhno, M. Antonietti, M. Niederberger, J. Stumpe, “Large-scale synthesis of organophilic zirconia nanoparticles and their application in organic-inorganic nanocomposites for efficient volume holography”, Small 2007, 3, 1626-1632

AG – Mitarbeiter

Aktuelle Projekte

Nanopartikuläre Dünnschichten für Feststoff-Kathodenkomposite in Festkörperbatterien mehr

ElektroBak – Innovative Materialien und Konzepte für mikrobielle elektrochemische Systeme mehr

Herstellung multifunktionaler Nanokomposit-Dünnschichten unter Verwendung nanopartikulärer Bausteine mehr

Biokompatible Eisenoxid-Nanopartikel zur in-situ-Magnetseparation von Bioprodukten mehr

Kleinmolekül-Stabilisierung von Metalloxid Nanopartikeln mehr

Prozesstechnische Untersuchung der Synthese von Metalloxid-Nanopartikeln durch nichtwässrige Sol-Gel-Verfahren mehr

Prozesskette-Eigenschafts-Beziehungen einer nanopartikulären Beschichtung mehr

Abgeschlossene Projekte

Protein-Aufreinigung mit funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln mehr

AiF – CleanCoat: Entwicklung langzeitbeständiger, transparenter, photokatalytisch aktiver Schichtsysteme auf Glas und Kunststoffen mehr

GEENI – Herstellung maßgeschneiderter nanostrukturierter Aktivmaterialien mehr