Vergleich von akustischen Mikrosensoren mit makromolekularer Beschichtung für die Gasanalytik

Abstract

Es wurde ein Verfahren entwickelt, um verschiedene akustische Mikrosensoren im Hinblick auf ihre Analytsensitivität im Einsatz als Chemosensoren schnell und einfach vergleichen zu können. Die Entwicklung dieses Verfahrens gelang mit Hilfe grundlegender Gleichungen, die die Resonanzfrequenzabhängigkeiten dieser Sensoren von einer Massenbelegung an ihrer Oberfläche beschreiben. Für die untersuchten 10 MHz QMB- und 433 MHz SAW-Sensoren konnte ein Analytsensitivitätsverhältnis von 400 bestimmt werden. Dabei konnte der theoretische Wert für das Analytsensitivitätsverhältnis mit Hilfe der physikalischen Detektionsgrenzen ohne aufwändige, schwierige und ungenaue Bestimmung von physikalischen Parametern der sensoraktiven Schicht wie Dichte und Höhe bestimmt werden.<br /> Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die schon bei QMB-Sensoren nachgewiesene selektive Einlagerung von Analyten aufgrund Wirt-Gast-Wechselwirkungen auch für entsprechende SAW-Sensoren gilt. Schließlich konnte durch den Einsatz von chiralen Wirtverbindungen als sensoraktive Beschichtungen auf QMB-Sensoren gezeigt werden, dass es potentiell möglich ist, enantiomere Analytmoleküle in der Gasphase zu unterscheiden. Mit Hilfe eines Arrays aus zehn QMB-Sensoren konnte (+)-Methanol von (-)-Methanol diskriminiert werden.

<strong>Comparison of acoustic microsensors with macromolecular coating for gas-phase analysis</strong><br /> A method to easily and fast compare different acoustic micro sensors with regard to their analyte sensitivity in use as chemosensors has been developed. The basis for this method were fundamental equations describing the dependency of the resonant frequency and the mass occupancy of the sensors. For the analyzed 10 MHz QMB- and 433 MHz SAW-sensors a sensitivity ratio of 400 could be determined. The theoretical value for the sensitivity ratio was assessed with help of the physical detection limits of the sensors, with no complex, difficult and improper determination of physical parameters like height or density of the sensoractive layer. Furthermore the selective adsorption of analytes due to host-guest-interactions as proven for QMB-sensors has been shown for SAW-sensors. Finally it was possible do discriminate enantiomeric analytes with the use of chiral hosts as sensoractive layers on QMB-sensors in the gas phase. An array of ten QMB-sensors could distinguish (+)-Menthol from (-)-Menthol.