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Über dieses Buch

Frieder Ostermaier legt Forschungsergebnisse zum Aufbau von Biosensoren mit Kohlenstoffnanoröhren dar, die sich aufgrund ihrer geometrischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften hervorragend als sensitives Element und als Template eignen. So wird, neben der Sortierung von Kohlenstoffnanoröhren nach elektronischem Typ durch Gel-Chromatographie, eine effiziente und detaillierte Charakterisierung von Kohlenstoffnanoröhren-Dispersionen mittels UV-Vis-Spektroskopie gezeigt. Zudem wird eine Möglichkeit der eindimensionalen Funktionalisierung von Biomembransensoren mittels Selbstassemblierung vorgestellt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Kohlenstoffnanoröhren - carbon nanotubes (CNT) haben seit ihrer Entdeckung 1991 durch Ijima ein stark wachsendes Interesse hervorgerufen [35]. Ein Blick auf die Anzahl der Veröffentlichungen verdeutlicht das. 1992 gab es 20 Veröffenlichungen zu Kohlenstoffnanoröhren. Im Jahr 2000 wurden 980 Veröffentlichenugen zu diesem Thema publiziert. Allein 2010 wurden 8930 Paper zu diesem Thema veröffentlicht [27, 57]. Zu Beginn der Untersuchung von CNT standen Aspekte der Grundlagenforschung im Vordergrund, wie deren elektrische Eigenschaften und die Entwicklung von Herstellungsverfahren, die für die Massenfertigung geeignet sind [77].
Frieder Ostermaier

2. Grundlagen

Für das Verständnis der folgenden Kapitel ist es hilfreich, die Syntheseverfahren für die Herstellung von CNT zu erläutern. Zum einen soll so ein Überblick gegeben werden, welche Methode zu welchem Zweck geeignet ist. Zum anderen können so die Unterschiede der mikroskopischen Zusammensetzung der Dispersionen verstanden werden, wie sie im Kapitel 4.1 diskutiert werden.
Frieder Ostermaier

3. Materialien und Methoden

In den Experimenten wurden Kohlenstoffnanoröhren aus unterschiedlichen Herstellungsverfahren verwendet. UV/VIS/NIR-Spektren von Dispersionen der verschiedenen Materialien sind in der Abbildung 3.1 gezeigt.
Mit dem HiPCO-Prozess hergestellte SWCNT wurden von der Firma Unidym Inc. erworben. Nach Herstellerangaben besitzen die Nanoröhren Durchmesser von 0.8 nm bis 1.2 nm.
Frieder Ostermaier

4. Resultate

Den Ausgangspunkt für die Arbeiten mit SWCNT bildet die Dispergierung der Nanoröhren. Die Methoden zur Dispergierung der verwendeten Proben sind im Kapitel 3.1.2 beschrieben. Anschließend wurden die SWCNT mittels Gel-Chromatographie sortiert, um sie dann dielektrophoretisch abzuscheiden.
Bevor der Erfolg einer Sortierung von SWCNT nach den elektrischen Eigenschaften detailliert ausgewertet werden kann, sind die Dispersionen der Ausgangsmaterialien genau zu chrakterisieren. Deshalb sind hier die Ergebnisse der Chrakterisierung von Dispersionen unterschiedlicher Ausgangsmaterialien den Ergebnissen der Sortierung vorangestellt.
Frieder Ostermaier

5. Resumee

Die vorliegende Arbeit hat sich dem Thema der Feldeffekttransistor (FET)-Biosensoren, die einwandige Kohlenstoffnanoröhren - single-walled carbon nanotubes (SWCNT) nutzen, von ganz unterschiedlichen Seiten genähert. Es wurden Fortschritte in verschidenen Bereichen des Sensoraufbaus realisiert:
  • Die Methode der Gel-Chromatographie fand Anwendung zur Sortierung mehrerer SWCNT-Ausgangsmaterialien nach deren elektrischem Typ.
Frieder Ostermaier

Backmatter

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