Forschung

Das Ziel der Forschungsarbeit ist die Herstellung von empfindlichen neuen Sensoren bestehend aus mehrwändigen Kohlenstoffnanoröhren und ihre Modifizierung mit metallischen Nanoteilchen und ihre Anwendung für die gleichzeitige elektrochemische Analyse von verschiedenen Biomolekülen. Neben undotierten mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren werden Stickstoff-dotierte, Phosphor-dotierte, Sulfur-dotierte und Bor-dotierte Kohlenstoffnanoröhren synthetisiert und charakterisiert. Die Nanostrukturen werden auf einem Silizium/Siliziumoxidsubstrat mit Hilfe eines katalytischen Pyrolyseverfahrens durch die Zersetzung von Kohlenstoff-, Stickstoff-, Phosphor-, Schwefel- und Bor-enthaltenen organischen Verbindungen in Anwesenheit vom Katalysator abgeschieden. Zu weiteren Anpassungen der elektrokatalytischen Eigenschaften werden die dotierten mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren mit Nanopartikeln aus Rhodium, Palladium, Iridium, Platin, Silber und Gold modifiziert. Die hergestellten modifizierten Schichten werden für die gleichzeitige elektrochemische Analyse von bedeutendsten Biomolekülen, wie z.B. Dopamin, Askorbinsäure und Harnsäure in einem Blutmodellsystem, angewendet.

Eine besondere Empfindlichkeit zum gleichzeitigen elektrochemischen Nachweis der untersuchten Biomoleküle (Dopamin, Askorbinsäure und Harnsäure) zeigen die Stickstoff-dotierten Kohlenstoffnanoröhren, die mit Goldnanopartikeln modifiziert wurden. Auf diesen bestimmten Sensoren wurden Nachweisgrenzen deutlich besser (niedriger) im Vergleich zu zahlreichen veröffentlichten Daten erhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass die elektrochemische Qualität der hergestellten Kohlenstoffnanoröhren Sensoren ausgezeichnet ist. Sensoren aus Nanopartikeln-modifizierten Kohlenstoffnanoröhren können ebenfalls für die elektrochemische Analyse von anderen interessanten Biomolekülen, wie z.B. Epinephrin, N-Acetylcystein, Acetaminophen und Glucose mit sehr gutem Erfolg eingesetzt werden. Es konnten mit Goldnanopartikel-modifizierten Stickstoff-dotierte Kohlenstoffnanoröhren sowohl die nicht-enzymatische elektrochemische Oxidation von Glucose in Anwesenheit von Harnsäure als auch die gleichzeitige Analyse von N-Acetylcystein und Acetaminophen untersucht werden. Außerdem wurde die gleichzeitige Analyse von Dopamin-Harnsäure und Epinephrin-Harnsäure binären Systemen auf Bor-dotierten Kohlenstoffnanoröhren, die mit Goldnanopartikeln modifiziert worden sind, erfolgreich durchgeführt.