Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

Einführung in die NanoanalytikEinführung in dieNanoanalytikEinleitende BemerkungenIn einer zunehmenden Zahl von Industriespartenist die Kontrolle der strukturellen und funktionellenEigenschaften von neuen Materialien auf der Nanometer-Skalader Schlüssel für technologischenFortschritt und für die Öffnung neuer Märkte. Warenes zuerst Bereiche wie elektronische Bauelemente,Chemie und Photonik, erweitert sich das Feldnanostrukturierter Materialien immer stärker in Bereichewie Verbundmaterialien, pharmazeutischeProdukte (Drug Carrier und Pflegemittel) sowie Lebensmittel(Functional Food). Gemeinsames Merkmalaller dieser Anwendungen sind die besonderenStruktur-Funktionsbeziehungen solcher Nanomaterialien.Um diese verstehen zu können, sind vorallem Strukturuntersuchungsmethoden, aber auchWechselwirkungsstudien zwischen kleinsten Teilchenvon großer Bedeutung. Auf Grund der Kleinheitder Strukturen sind zum Teil aufwändige und komplexeAnalysenverfahren erforderlich, die außerdemje nach Fragestellung sehr unterschiedliche Technikenzum Einsatz bringen müssen. Um sowohl in derGrundlagenforschung als auch in der industriellenAnwendung auf internationalem Niveau mithalten zukönnen, ist ein umfangreiches Know-how auf demGebiet der Nanoanalytik unerlässlich. Es sei hierbetont, dass der Begriff Nanoanalytik ein vielschichtigerist: er umfasst u.a. die Analyse räumlicher undflächenhafter Strukturen im Nanometerbereich, dieErfassung der Wechselwirkung und Dynamik vonNanopartikeln, Elementanalysen mit Nanometerauflösungsowie die Verwendung nano-strukturierterSysteme für spezielle Analyseaufgaben.Nanoanalytische FragestellungenEs gibt derzeit kaum ein Gebiet der Materialforschung,in dem Nanoanalytik nicht von zentralerBedeutung wäre. Festkörper sind vermutlich daserste, was einem im Zusammenhang mit Materialienin den Sinn kommt. Bereits hier gibt es eineVielzahl von Erscheinungsformen und Charakterisierungsverfahren.In kristallinen Proben gibt essowohl im Inneren, der „Bulk-Phase“, als auch ander Oberfläche Nanostrukturen wie Versetzungen,Fehlstellen, Einschlüsse, Inselbildung etc. Vielesdavon wird in zunehmendem Maße zur Veränderungbzw. Verbesserung der Materialeigenschaftengezielt eingesetzt. Diese erfordert die Kontrolledes Prozesses, sein Verstehen und die Charakterisierungdes Endprodukts. Daraus ergibt sicheine Vielzahl benötigter Verfahren bzw. Methoden.Aber auch amorphe Festkörper und glasartige Materialennehmen immer mehr an Bedeutung zu. AlsGrundstoffe kommen dabei nicht nur anorganischeStoffe in Betracht, sondern in zunehmendem Maßeauch Polymere, bio-organische Rohstoffe undMischsysteme. Gele und komplexe fluide Systemehaben einen weiten Anwendungsbereich in derKeramikindustrie, der Erdölwirtschaft, in der pharmazeutischenIndustrie und im Bereich funktionellerLebensmittel. Aber auch im Gaszustand sind nanostrukturierteSysteme von Bedeutung: die Rußpartikel,die bei der Verbrennung entstehen – insbesondereim Kraftfahrzeug, wie z.B. Dieselruß –,sind Nanostrukturen und stellen durch ihre kleinenDimensionen (Feinstaub !) auch ein besonderesGesundheitsrisiko dar.Index Kontakte Institute Lösungen MethodenHandbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005V