Trialogstipendium 23/24
post by Justin Aaron König
Liebe PAT-Community
Ich hatte das vergangene Jahr das Privileg, das erste Trialog-Stipendium des AK-PAT zu erhalten. Dieses wurde im Jahr 2023 / 2024 für eine einjährige Forschungsförderung zur Untersuchung und Weiterentwicklung der Photonendichtewellenspektroskopie (PDWS) gewährt. Geforscht wurde an der Universität Potsdam der Arbeitsgruppe InnoFSPEC, unterstützt durch ein Co-Sponsoring von Roland Hass, Geschäftsführer der Firma PDW Analytics GmbH.
Überblick über die PDW-Technologie
Die PDWS ist eine innovative Inline-Spektroskopie-Methode, wodurch es ermöglicht wird, Lichtabsorption und Streuung von Dispersion unabhängig voneinander und simultan zu untersuchen. Entwickelt wurde PDWS vor über einem Jahrzehnt bei InnoFSPEC und kontinuierlich weiterentwickelt und für Forschungszwecke auch angewandt. Einige Hauptvorteile der PDWS gegenüber anderen Lichtstreumethoden sind:
- Anwendbarkeit auf hohe Volumenanteile (<1% bis 60%)
- Keine Notwendigkeit der Probennahme, Verdünnung, oder Kalibration
- Messung eines größerem Probenvolumens dank Mehrfachstreuung
Forschungsschwerpunkte
Meine Forschung konzentrierte sich initial auf zwei Forschungsschwerpunkte im Bereich von Sol‑Gel‑Silica Fällungen:
- Stöber-Synthese: Untersuchung der Bildung von sphärischen, Monodispersen Silica-Partikeln aus einem organischen Präkursor
- Wässrige Fällung: Analyse der Bildung von Silica-Aggregaten aus Wasserglas gefällt mit Säure
Untersucht werden sollten die recht unterschiedlichen Wachstumsprozesse mittels PDWS, da diese sich gut mit dieser Methode beobachten ließen.
Ergebnisse und Erkenntnisse
Die Forschung im Rahmen des Stipendiums hat zu folgenden Ergebnissen geführt:
- Die Untersuchung von Aggregaten mittels PDWS ist nicht trivial und benötigt neue Modelle
- Optimierung der Stöber-Synthese durch neue Erkenntnisse
- Entwicklung und Untersuchung einer Stöber‑Synthese ohne Verwendung organischen Lösemittels
- Erweiterung des Wissens über die industriell relevante wässrige Fällung von Silica
- Weiterentwicklung der PDWS-Methodik zur Zeitkontinuierlichen Beobachtung disperser Systeme
Bedeutung für Industrie und Forschung
Die Ergebnisse dieser Forschung, speziell aber die Erweiterung der Stöber-Methode, haben sowohl für die Industrie als auch für die weitere wissenschaftliche Arbeit bedeutende Implikationen:
- Industrieller Nutzen: Verbesserte Prozessüberwachung und -kontrolle durch bessere Zeitauflösung
- Wissenschaftlicher Fortschritt: Erweiterung der Stöber-Methode in das wässrige Milieu und Kontrolle der Partikelgröße
- Technologietransfer: Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten für PDWS für Kooperation mit der Industrie
Ausblick und zukünftige Anwendungen
Die PDWS-Technologie hat bereits in diversen Prozessen Anwendung gefunden, darunter:
- Proteinfällungen
- Emulsionspolymerisation
- Algenwachstum
- Fällung anorganischer Oxide und Sulfate
- Bierbrauerei
- Käseherstellung
- Zuckerkristallisation
Durch das Trialog‑Stipendium konnte das Potential der PDWS-Technologie weiterentwickelt und dessen Anwendungsbereich erweitert werden. Speziell zu der organisch-Lösemittelfreien Stöber‑Synthese wird erwartet, dass diese Forschungsergebnisse wichtig für die Industrie sind und deswegen weitere Forschungsprojekte mit industrieller Kooperation entstehen. Zusätzlich ist es geplant, ein Patent über die modifizierte Stöber-Synthese anzumelden.