Das Projekt befasst sich mit dem Ergründen der fundamentalen physikalischen Hintergründe dieser neuartigen Methode zur lokalisierten Ansammlung von Spezies aus der Gasphase. Diese fundamentalen Erkenntnisse liefern mehr Verständnis zu einigen kontroversen Fragen. Speziell ist beim angewendeten Verfahren ein Widerspruch zwischen Theorie und Experiment zu finden. Aus theoretischer Sicht der Transportgleichungen kann die beobachtete Akkumulationsrate meist nicht erklärt werden und es liegt wahrscheinlich eine abnormale hohe oder veränderte Reaktionskinetik vor (höhere Adsorptionsrate). Der beschriebene Prozess verbindet ein Zusammenspiel aus Ionen, Partikeln aus der Luft, einem vorstrukturierten Substrat mit programmierbaren Entladungskontaktpunkten und dem Trägergas. Um ein klares und besseres Verständnis des zugrundeliegenden Prozesses erarbeiten zu können, würden wir im Rahmen einer Doktorarbeit weitere gezielte Experimente durchführen wollen, welche die grundlegenden physikalischen Phänomene in Einklang mit dem Experiment bringen. Die Erforschung dieser grundlegenden Fragenstellungen ist der wichtigste Teil, um weitere Anwendungsgebiete erschließen zu können.
Ein Ziel ist es, eine Experimentieranordnung zu entwerfen, welche die relevanten Prozessparameter (Gasionenkonzentration, Partikelzahl und –konzentration, lokal vorherrschender Gasfluss, Plasmapotentialverlauf) systematisch ergründen kann. Das geplante System kann in drei Module aufgeteilt werden: Aerosol Quellen Modul (zum Teil bereits vorhanden), lokalisiertes Abscheidungsmodul (auch zum Teil bereits vorhanden) und ein Modul zur Prozessüberwachung (noch nicht vorhanden). Zur Leitung der Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet und zur Entwicklung des angesprochenen Prozessüberwachungsmoduls benötigen wir Mittel für eine Doktoranden Stelle. Aus anwendungsorientierter Sicht wollen wir uns auf den von uns publizierten Artikel “Active Matrix Based Collection of Airborne Analytes: An Analyte Recording Chip Providing Exposure History and Finger Print”[3] fokussieren, in welchem wir einen neuen Ansatz beschreiben, der es erlaubt Partikel unterschiedlicher Art in einer aktiven Matrix zeitlich sortiert einzufangen. Die fundamentalen Untersuchungen werden sich mit dem Design des Recording Chips beschäftigen; wir erwarten Einflussfaktoren durch die Arraygröße, die minimale Öffnungsgröße und durch Konzentrationsunterscheide bei den zu analysierenden luftgetragenen Partikeln. Abschließend wollen wir das Feld der zu untersuchenden Partikel ausdehnen und es bis auf in der Luft befindliche Pathogene aus dem Feld der Aerobiologie ausdehnen. In Vorbereitung dieses Vorhabens haben wir bereits erste Demonstrationsversuche mit Bakteriophagen getestet.
