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Nanomaterialien zum Anfassen AC V Hauptseminar 01.02.2011 antibakteriell elektrisch leitend superparamagnetisch selbstreinigend uv - absorbierend.

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Präsentation zum Thema: "Nanomaterialien zum Anfassen AC V Hauptseminar 01.02.2011 antibakteriell elektrisch leitend superparamagnetisch selbstreinigend uv - absorbierend."—  Präsentation transkript:

1 Nanomaterialien zum Anfassen AC V Hauptseminar antibakteriell elektrisch leitend superparamagnetisch selbstreinigend uv - absorbierend

2 Nano Nano (griech.: Nanos = Zwerg) Ein Milliardstel eines Meters (nm = m) Teilchen zwischen 1 – 100 nm

3 Nanomaterialien - Nanoobjekte Nanopartikel (in 3 Dimensionen nanoskalig) Nanoplättchen (in 1 Dimension nanoskalig ) Nanofasern (in 2 Dimensionen nanoskalig)

4 Nano - Interdisziplinarität Nano BiologieMedizin Ingenieur – wissenschaft PhysikChemie

5 Warum Nano? quantenmechanisch ? klassische Physik Übergänge zwischen den Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern Übergänge zwischen den Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern Ungewöhnliche Eigenschaften von Nano-Objekten Ungewöhnliche Eigenschaften von Nano-Objekten Größenabhängigkeit der Eigenschaften Größenabhängigkeit der Eigenschaften Oberflächeneffekt Oberflächeneffekt Größenquantisierungeffekt Größenquantisierungeffekt

6 Oberflächen – Volumen - Verhältnis Kantenlänge Eckatome Kantenatome (ohne Eckatome) Seitenflächenatome (ohne Eckatome) Oberflächenatome Atome im Inneren 100 nm nm nm Atomen = Volumen Atome 100 Atome = Volumen Atome 10 Atomen = Volumen 1000 Atome Oberflächen – Volumenverhältnis 0,006 0,062 0,953

7 Oberflächeneffekte Koordinationszahlen Bindungsenergie Eigenschaften ändern sich ~ 1/r Eigenschaften ändern sich ~ 1/r Koodinatonszahl nimmt mit Partikelradius ab Koodinatonszahl nimmt mit Partikelradius ab Bindungsenergie nimmt mit Partikelradius ab Bindungsenergie nimmt mit Partikelradius ab

8 Schmelzpunkterniedrigung Schmelzpunkterniedrigung Anwendung der Oberflächeneffekte: Schmelzpunkterniedrigung Sintern (co-firing) Sintern (co-firing) Steigerung der chemischen Reaktivität Einsatz als Katalysator Einsatz als Katalysator

9 Größenquantisierungseffekt Quantisierung der Energiezustände Bandlücke größenabhängig Metall – Nichtmetal Übergang

10 Nano - Leuchtstoffe Nano - Leuchtstoffe Farbe der Suspension Größenabhängige Bandlücke mit Emissionsfarbe Lichtemission der Suspension Anwendung: Molekuarbiologie, medizinische Diagnostik, Sicherheitsmarker

11 Herstellungsmethoden Problem: Agglomeration!

12 Problematik: Agglomeration Oberflächenmodifizierung – agglomeratfreie Stabilisierung: Elektrostatische Stabilisierung Adsorption von Ionen auf Oberfläche Ausbildung elektrischer Doppelschicht Coulomb – Abstoßung Sterische Stabilisierung sterisch anspruchsvolle Schutzhüllenmoleküle

13 Oberflächenmodifizierung Maßgeschneiderte Eigenschaften Hydrophopie/Hydrophilie, Polymersation Funktionelle Gruppen: x = Alkyl, Aryl x = Mehrfachbindungen z.B. C=C, CN x= -NR 2, -COOH, -SH

14 Anwendung: Oberflächenmodifizierung Überführung in unpolare Dispersionsmittel Zugabe unpolarer Phase Zugabe unpolarer Phase Unpolare Oberflächenfunktionalisierung Unpolare Oberflächenfunktionalisierung Synthese in wässriger Phase Synthese in wässriger Phase Kunststoffe, medizinische Diagnostik Kunststoffe, medizinische Diagnostik

15 Magnetische Flüssigkeiten Bestandteile einer stabilen, kolloidalen Dispersionen magnetisierbaren Kern (2 nm – 20 nm) Eindomänenpartikel Oberflächenbeschichtung Trägerflüssigkeit Stabilität: Agglomeration, Sedimentation, Segregation Verknüpfung flüssiger Eigenschaften und magnetischer Eigenschaften

16 Magnetische Flüssigkeiten Einfluss durch äußeres Magnetfeld: kein Magnetfeld: stat. Verteilung Σm = 0 stat. Magnetfeld: Ausrichtung Σm > 0 keine Hysterese Superparamagnetismus Anwendung: biomedzinische und technische Bereiche

17 Anwendung: Krebsbekämpfung mit magnetischen Nanopartikeln TumorzelleNanopartikel Injektion mag. Wechselfeld WärmeentwicklungZerstörung Abbau durch Körper

18 Quellenangabe: Emil Roduner, Size matters: why nanomaterials are different, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 583 Herman Sander Mansur, Quantum dots and nanocomposites, 2010 John Wiley & Sons, Inc., March/April 2010, Volume 2 S. Becht, S. Ernst, R. Bappert, C. Feldmann, Nanomaterialien zum Anfassen, Ch. in unserer Zeit, 2010,44, Stefan Odenbach, Ferrofluide – ihre Grundlagen und Anwendungen, Physik in unserer Zeit, 32. Jg. 2001, Nr. 3 C. Raab, M. Simkó*, U. Fiedeler,M. Nentwich, A. Gazsó, Herstellungverfahren Nanopartikel und Nanomaterialien, NanoTrust-Dossier, November 2008, Nr. 006 Fonds der Chemischen Industrie im Verband der Chemischen Industrie e. V., Wunderwelten der Nanomaterialien, FCI, September 2005; MagForce Nanotechnologies AG, Nano-Krebs®-Therapie, FighingCancer with Nanomedicine, Company Presentation, January 2011

19 Vielen Dank für die für dieAufmerksamkeit!


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