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Molekular geprägte Materialien für die Sensorik mittels oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie sowie photonischen Kristallen
Martin Zeilinger
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Peter Lieberzeit
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29508.28262.306569-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Zuge der Dissertation konnten molekular geprägte Materialen zum Nachweis von Melamin mittels unterschiedlicher Detektionsmethoden im Rahmen des EU-Projektes „PHOTOSENS“ erfolgreich kombiniert werden. Aufgrund der speziellen Anforderungen durch Strukturen im Submikrometerbereich wurden zusätzlich funktionalisierte Polymernanopartikel sowie neuartige Core-Shell Nanopartikel mit einem Durchmesser von jeweils ca. 50 nm entwickelt, deren Charakterisierung mittels QCM, AFM, TEM und ATR-IR stattfand. Neben einigen Experimenten mittels SPR-Spektroskopie, welche die grundsätzliche Eignung der molekular geprägten Polymere mit dem Sensorprinzip der photonischen Kristalle zeigen sollen, gelang es die funktionalisierten Materialien erfolgreich mit dem Messprinzip der oberflächenverstärkten Ramanspektroskopie zu verbinden. Die Kombination molekular geprägter Nanopartikel mit SERS stellt ebenfalls eine Neuheit dar, doch erreichten Versuche mit dünnen Filmen bei sonst gleichen Bedingungen ein bis zu viermal höheres Signal.
Die Charakterisierung der MIP-SERS Kombination zeigt erhebliche Vorteile gegenüber QCM, wobei beide Methoden in wässrigen Melaminlösungen ohne weitere Optimierung Nachweisgrenzen unter 3 mg/L garantieren. Die praktische Überlegenheit von SERS tritt bei der Untersuchung realer Probenmatrices zu Tage, wobei es erstmals gelang Melamin in Milch ohne jegliche vorhergehende Probenvorbereitung nachzuweisen. Eine derart schnelle, preisgünstige und zugleich unkomplizierte Messung ist selbst mit den leistungsfähigsten Methoden der heutigen Analytik nicht möglich.
Die Detektion von Melamin in Lebensmitteln stellt jedoch nur einen von unzähligen Einsatzbereichen dar, in welchen MIP-SERS Kombinationen eingesetzt werden können. Die vorliegende Arbeit eröffnet daher völlig neue Möglichkeiten für unzählige praktische Anwendungen der Analytischen Chemie.
Abstract
(Englisch)
This work combines molecularly imprinted materials for detecting melamine with different detection principles within the framework of the European Union FP7 project “PHOTOSENS”. The overall project aims at optical sensors with structures at the submicrometer-scale. This results in special requirements making it necessary to also develop functionalized polymer nanoparticles as well as novel core-shell nanoparticles. Those had approximately 50 nm in diameter and were developed and characterized by QCM, AFM, TEM and ATR-IR. In addition to experiments using SPR-spectroscopy, this thesis also shows the ability to combine molecularly imprinted polymers with the sensor principle of photonic crystals. It could be shown that the functionalized materials can be combined with surface-enhanced Raman spectroscopy. Although the combination between MIP-NP and SERS already in itself is highly novel, it can even be said that the signal was up to four times higher when using a thin film coating under equal conditions.
During characterization the MIP-SERS combination showed remarkable advantages over QCM. Despite the fact that a limit of detection of below 3 mg/L is reached with both methods, SERS shows superior results when used in real-life samples. For the first time it is possible to analyze melamine directly in milk without any need for sample preparation. Such fast, uncomplicated and inexpensive detection is not even possible by using the highest performing methods of modern analytics.
The detection of melamine can be considered as proof of concept. The MIP-SERS combination could be used for every Raman active analyte which is accessible by molecular imprinting. The intention of this work is to introduce this new method for a multitude of applications in analytical chemistry.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
SERS QCM MIP Melamin
Schlagwörter
(Deutsch)
SERS QCM MIP Melamin
Autor*innen
Martin Zeilinger
Haupttitel (Deutsch)
Molekular geprägte Materialien für die Sensorik mittels oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie sowie photonischen Kristallen
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
157 S. : Ill., graph.Darst.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*innen
Michael Schöning ,
Christoph Haisch
Klassifikationen
AC Nummer
AC11121034
Utheses ID
27121
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |