Metallo-Supramolekulare Substanzen als sensoraktive Schichten für die Mikroschwingquarzwaage

Abstract

Aus der Verbindungsklasse der supramolekularen Verbindungen wurden Komplexe der zweifach positiv geladenen Kationen von Palladium und Platin auf ihre Eignung als sensoraktive Schichten (Wirtsubstanzen) für die Mikroschwingquarzwaage (engl. <i>Q</i>uartz <i>M</i>icro <i>B</i>alance, kurz QMB) geprüft. Da die Löslichkeit der verwendeten Substanzen in flüchtigen polaren Lösungsmitteln sehr dürftig bis nicht vorhanden ist, musste das Beschichtungsverfahren, das sogenannte Elektrospray-Verfahren, für das sehr polare und hochsiedende Lösemittel Dimethylsulfoxid (<i>DMSO</i>) optimiert werden. Diesbezüglich wurde ein Tisch entworfen und konstruiert, der reproduzierbare Einstellungen von Distanz- und Winkelparametern erlaubt, sodass stets identische Bedingungen für die Beschichtung des Sensors herrschen. Mit den beschichteten QMBs wurde ein systematisches Screening vorgenommen, welches ein möglichst breites Spektrum an Analytsubstanzen umfasste (Aromaten, Ketone, Amine, Aldehyde, etc.). Um den Einfluss einzelner struktureller Elemente der Wirtsubstanzen genau untersuchen zu können, wurden sowohl verschiedene Variationen des molekularen Grundgerüstes als auch molekulare Teilstücke (Ecken, Metallzentren) untersucht. Damit die erhaltenen Messdaten untereinander verglichen werden können, bedurfte es einer Normierung der Daten. Hierbei wurde sowohl das Molekulargewicht der Wirtsubstanz als auch des Analyten berücksichtigt. Anschließend wurden Struktur-Wechselwirkungs-Beziehungen aufgezeigt, die mit den Ergebnissen vorheriger Forschung verglichen werden konnten. Dabei stellten sich Gemeinsamkeiten aber auch Unterschiede heraus.<br /> Mit denselben Substanzen wurde im zweiten Teil dieser Arbeit die erste gravimetrische Bestimmung von Ethen mit der QMB realisiert. Um einen detailierten Eindruck von den Vorgängen auf und in der Beschichtung der QMB zu bekommen, wurde ein geeigneter Wirt ausgewählt und charakterisiert. Die Bestimmung der Bindungsenergie zwischen Ethen und Wirt lieferte einen Einblick in die thermodynamischen Aspekte der Sensorreaktion. Eine Simulation der Vorgänge mit einer in unserer Abteilung in LabView® geschriebenen Software ermöglichte eine Aussage über kinetische Größen der Ad- und Absorption von Ethen auf und in der funktionalen Schicht der QMB.<br /> Im letzten Teil der Arbeit wurde ein Beschichtungsverfahren entwickelt, welches die hervorragenden Lösungseigenschaften überkritischer Fluide nutzt, um Oberflächen zu beschichten. Hierzu wurde eine neue Apparatur konstruiert und auf ihre Eignung als Beschichtungsanlage erfolgreich getestet.