Partikel aus der Flamme
UDE koordiniert neues Schwerpunktprogramm
Man findet sie in Batterien von Smartphones oder in Katalysatoren: Nanomaterialien mit definierten Eigenschaften sind in der Industrie gefragt. Doch bisher ist ihre großtechnische Herstellung schwierig. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat daher ein neues Schwerpunktprogramm zum Thema „Nanopartikelsynthese in Sprayflammen“ eingerichtet. Koordiniert wird es von Prof. Dr. Christof Schulz von der Universität Duisburg-Essen (UDE).
Die Größe eines Nanopartikels verhält sich zu einem Fußball so wie der Fußball zu unserer Erde. Materialien, die aus diesen winzigen Teilchen bestehen, haben besondere Eigenschaften, die man sich zum Beispiel in der Medizin und Industrie zunutze machen will.
Es gibt verschiedene Methoden, mit denen sich Nanopartikel für den industriellen Einsatz herstellen lassen. Bei der so genannten Sprayflammensynthese wird eine Lösung, die alle nötigen Ausgangsstoffe enthält, zerstäubt und in eine Flamme geleitet. Auf diese Weise lassen sich sehr viele hochreine Nanomaterialien aus verschiedenen chemischen Elementen produzieren. Der ganze Prozess ist jedoch noch nicht ausreichend verstanden. Daher ist das Verfahren bisher kaum im industriellen Maßstab umgesetzt, denn bisher sind dafür teure Spezialchemikalien und Lösungsmittel nötig.
„In den letzten Jahren hat sich sehr viel getan, was Analyse- und Messmethoden angeht – allerdings entweder in der Chemie, der Physik oder in den Ingenieurwissenschaften“, erklärt Prof. Dr. Christof Schulz. Er ist Direktor des NanoEnergieTechnikZentrums (NETZ) an der UDE und koordiniert das neue Schwerpunktprogramm. „Das wollen wir nun zusammenfassen und im Idealfall den ganzen Erzeugungsprozess Schritt für Schritt verstehen.“
Die Grundlage hierfür liefern Messungen direkt im Experiment sowie theoretische Simulationen. Dabei spielt im NETZ die Syntheseanlage zur Herstellung von Nanopartikeln eine entscheidende Rolle: Die drei Stockwerke hohe Apparatur kann Nanomaterialien in großen Mengen von bis zu 1 kg pro Stunde herstellen und damit realistische Daten für die Entwicklung von Verfahren im industriellen Maßstab liefern – zum Beispiel auch im Hinblick auf günstigere Ausgangsmaterialien.
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