Bereits seit dem zehnten Jahrhundert sind Leuchtstoffe zu dekorativen Zwecken bekannt. Der Zugang zu nanoskaligen Leuchtstoffen erweitert das Anwendungsspektrum bekannter Volumenleuchtstoffe immens. Mit Partikelgrößen kleiner als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts, können beispielsweise transparente Schichten erhalten werden, welche ”unsichtbar“ besondere Eigenschaften mit sich führen. Diese lassen sich so beispielsweise in dünne Polymerfilme einbetten, die als Beschichtungen auf Glas oder Papier dienen oder durch Verwendung als Biomarker zur optischen Bildgebung genutzt werden. Die Transparenz solcher Schichten bleibt dabei weiterhin vorhanden. Zur Kristallisation der Partikel und der damit verbundenen Lumineszenz sind jedoch hohe Temperaturen (bis zu 1200 °C) notwendig. Nanopartikel, welche zunächst im Sinne der Trennung von Keimbildung und Keimwachstum bei niedrigen Temperaturen (< 300 °C) synthetisiert wurden, liegen daher bestenfalls monodispers und einheitlich geformt, jedoch amorph vor. Durch Sinterprozesse führt es nun auf Grund der hohen Temperaturen zu starker Agglomeration, unkontrolliertem Partikelwachstum und dadurch zur Einschränkung für genannte Anwendungszwecke. Ziel dieser Arbeit war vor diesem Hintergrund die Erarbeitung einer Strategie, welche trotz genannter Herausforderungen die Synthese kristalliner, dispergierbarer und nanopartikulärer Leuchtstoffe mit hohen Gitterenergien ermöglicht. Hierzu sollte eine Kombination aus Ionischen Flüssigkeiten und Mikrowellenstrahlung genutzt werden.
Aktualisiert: 2022-03-17
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Die Nanowissenschaften sind ein sehr aktives Forschungsfeld, das in verschiedensten Disziplinen, wie zum Beispiel der Materialforschung, der Medizin oder der Chemie, untersucht wird. Die rasanten Fortschritte dieses Forschungsfeldes gelangen nicht zuletzt aufgrund der Entwicklung der dazu notwendigen Analytikmethoden, wie zum Beispiel der Rasterelektronenmikroskopie in den 1930er Jahren. Bei Nanomaterialien handelt es sich defintionsgemäß um Partikel, Stäbchen, Nanoröhrchen oder Beschichtungen, deren laterale Ausdehnung im Bereich zwischen einem und 100 nm (1 nm = 10-9 m) liegt. Auch die Anwendungsmöglichkeiten für Nanomaterialien entwickeln sich stetig weiter. Technologien werden in allen Bereichen zunehmend miniaturisiert. Dies betrifft Elektronik (z.B. Datenspeicher), Medizin (z.B. Nanopartikel-basierte Medikamente), aber beispielsweise auch den Alltag (z.B. Sonnencremes, Imprägniersprays). Die Eigenschaften von Nanomaterialien unterschieden sich auf Grund der geringen Größe von denen des entsprechenden Volumenmaterials. Nanopartikel weisen ein großes Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis auf, sodass ein großer Anteil der Atome auf der Partikeloberfläche exponiert ist. Dies kann zu einer erhöhten Reaktivität der Patikel führen (z.B. pyrophores Eisen). Die geringe Größe von Nanopartikeln kann dazu führen, dass Ladungsträger in ihrer Bewegung eingeschränkt sind, was zu veränderten elektronischen und optischen Eigenschaften der Partikel führt (z.B. größenabhängige Fluoreszenz von Halbleiterquantenpunkten). In Bereichen wie der Katalyse, Gasspeicherung, Sensorik, Biologie oder Medizin können diese besonderen Eigenschaften genutzt werden. So kann zum Beispiel der Superparamagnetismus von Eisenoxidnanopartikeln für die Behandlung von Tumoren ausgenutzt werden. Die Wirkung dieser sogenannten SPIONS (von engl. Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles) erfolgt durch die Bewegung der Partikel in einem magnetischen Wechselfeld. Dies führt zu einem Temperaturanstieg des umliegenden Gewebes, was letztendlich das Absterben dieses Gewebes zur Folge hat.
Aktualisiert: 2021-04-16
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