Methoden

REM (Rasterelektronenmikroskop)

Beim Rasterelektronenmikroskop (engl. scanning electron microscope - SEM) wird ein durch elektromagnetische Linsen fokussierter Elektronenstrahl reihenweise über die zu untersuchende Probe geführt (gerastert). Die dabei erzeugten Sekundärelektronen werden durch einen Detektor aufgenommen. Insbesondere Proben von guter elektrischer Leitfähigkeit und Materialien mit großen Ordnungszahlen lassen sich mit hoher Auflösung (3-4 nm) und großer Tiefenschärfe darstellen.

Voltammetrie (Zyklovoltammetrie, Square-Wave-Voltammetrie u.a.)

Im Begriff der Voltammetrie sind verschiedene elektroanalytische Methoden zur qualitativen und quantitatven Bestimmung von Stoffgemischen zusammengefasst. Allen diesen Methoden gemeinsam ist, dass sie auf einem Strom-Spannungs-Verhalten von Elektroden in Elektrolytlösungen beruhen. Das heißt es werden verschiedene Spannungen angelegt und der resultierende Strom gemessen. Ein Beispiel für voltammetrische Methoden ist die Zyklovoltammetrie. Hier wird die Spannung zyklisch zwischen einem Start- und einem Endpotential variiert.

Impedanzspektroskopie

Die elektrische Impedanzspektroskopie (EIS) ist ein vielfach angewendetes Messverfahren zur zerstörungsfreien Bestimmung der elektrischen Eigenschaften von anorganischen, organischen und biologischen Materialien im Frequenzbereich von ca. 0,1 Hz bis Megahertz. Somit können sowohl Grenzflächen, z.B. Sensoroberflächen aber auch Volumeneigenschaften, z.B. Polymermembran charakterisiert werden.

Amperometrie

Die Amperometrie ist eine elektrochemische Methode zur quantitativen Bestimmung von chemischen Stoffen. Dabei macht man sich die Messung eines Oxidations- oder Reduktionsstromes an einer Arbeitselektrode zunutze, der durch eine konstante angelegte Spannung entsteht. Arbeitselektroden amperometrischer Sensoren kommen unter anderem in der medizinischen Diagnostik und in der Umweltanalytik zum Einsatz.

 

SPR (Oberflächenplasmonresonanz)

Die Oberflächenplasmonenresonanz-Spektroskopie (Surface Plasmon Resonance, SPR), dient der schnellen und direckten Bestimmung von Bindungen an Oberflächen. Sie beruht auf dem evaneszenten Feld und ist sensitiv für Veränderungen der optischen Dichte in der Nähe der Oberfläche. Es kann damit sowohl das Bindungsverhalten von immobilisirten Biomolekülen als auch das Adsoptionsverhalten von Stoffen an modifizierten Grenzflächen untersucht werden.

Faseroptik

Eine optische Faser ist ein länglicher Wellenleiter in dem Licht eingekoppelt werden kann. Sie ist hilfreich um nachzuweisen, ob sich fluoreszierende Moleküle auf der Faser absetzen, wenn dort passende Bindungspartner fixiert sind.
 

Quarzmikrowaage

Die Quarzmikrowaage (Quartz Crystal Microbalance = QCM) ist ein Instrument, mit dessen Hilfe kleinste Massenänderungen detektiert werden können. Das Herzstück einer Quarzmikrowaage ist ein Schwingquarz, der durch Anlegen einer Wechselspannung zu einer resonanten Schwingung angeregt werden kann. Seine Resonanzfrequenz ändert sich bei Masseanlagerung sowie Änderung der viskoelastischen Eigenschaften der Lösung.

Sputtern

Bei diesem Verfahren wird das hochreine, feste Schichtmaterial (Metalle wie Titan, Chrom, Aluminium) durch den Beschuss mit Gasionen zerstäubt (Sputtern). Die herausgeschlagenen Atome und Atomcluster bewegen sich in alle Raumrichtungen und setzen sich auf einem zu beschichtenden Werkstück als dünner, fester Film ab.

Plasmabehandlungen von Oberflächen

In einem Gasraum kann unter verringertem Druck durch elektrische Felder ein Plasma erzeugt werden. Dieses besteht aus Gasionen, freien Elektronen, Gasmolekülen und ist am typischen Leuchten gut zu erkennen. Man kann die Gasionen auf eine Oberfläche beschleunigen und diese somit reinigen. Man kann das Plasma aber auch zur Abscheidung von Polymeren aus Monomerdämpfen benutzen.

Zetapotentialmessungen

Bei der Zeta-Potenzial-Messung bestimmt man das elektrische Potenzial an der Grenzfläche einer festen Phase und einer Flüssigkeit. Das Zeta-Potenzial spiegelt die Ladungssituation in dem verwendeten Medium wieder und bestimmt ganz wesentlich die Wechselwirkungen mit der flüssigen Phase und ist daher in allen technologischen Prozessen, an denen Fest / flüssig-Grenzflächen beteiligt sind, von Bedeutung.

Spotten von Biomolekülen auf Oberflächen

Mit dem Spotter können z.B  Biomoleküle als kleine Tropfen auf Glasobjektträger oder anderen Oberflächen ortsaufgelöst aufgetragen werden. Dies benötigt man zur Herstellung von Biochips.

 

 

Ellipsometrie

Die Ellipsometrie ist ein Messverfahren der Materialforschung und der Oberflächenphysik, das polarisiertes Licht nutzt und mit dem die Schichtdicke dünner Schichten bestimmt werden kann.

Lichtstreuung (Partikelgrößenanalyse)

Die Lichtstreuung ist ein sehr präzises und schnelles Verfahren zur Analyse von Partikeln im Nanometerbereich. Es beruht auf der Streuung von Licht an Phasengrenzen unterschiedlicher optischer Dichte.

Kontaktwinkelmessungen

Als Kontaktwinkel (auch Randwinkel oder Benetzungswinkel) wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffs zu dieser Oberfläche bildet. Kontaktwinkelmessung dienen also der Charakterisierung von Oberflächen und ihrer Modifizierung.

FT-IR

Die FTIR-Spektroskopie ist eine Infrarotspektroskopie. Hierbei werden die charakteristischen Schwingungseigenschaften von Atomen und Molekülgruppen in einem Molekül bestimmt. Damit können Stoffe auch als dünne Filme auf Oberflächen identifiziert werden.

AFM (Rasterkraftmikroskop)

Das Rasterkraftmikroskop, seltener Atomkraftmikroskop (engl. atomic/scanning force microscope; Abkürzungen AFM), ist ein spezielles Rastersondenmikroskop. Es ist ein wichtiges Werkzeug in der Oberflächenchemie und dient zur mechanischen Abtastung von Oberflächen und der Messung atomarer Kräfte auf der Nanometerskala.

Fluoreszenz (Photometer, Reader)

Als Fluoreszenz bezeichnet man die kurzzeitige spontane Emission von Licht, die durch den Übergang eines elektronisch angeregten Systems auf ein niedrigeres Energieniveau entsteht. Typische Systeme bei denen Fluoreszenz auftritt sind z.B. Atome, Moleküle oder Ionen. Für die qualitative und quantitative Bestimmung von Fluoreszenzintensitäten werden Plattenreader bzw. Photometer eingesetzt.

Fluoreszenzpolarisation

Eine Methode zur Analyse von molekularen Bindungen. Dabei Beobachtung der molekularen Bewegung fluoreszierender Moleküle in Lösung. Heutige Anwendung: z.B. für die Wechselwirkungsstudien bspw.DNA-DNA-, DNA-Protein, Protein-Protein-Bindungen.

Chromatographie

Die Chromatographie beinhaltet solche physikalisch-chemischen Trennmethoden, die Substanzen eines Stoffgemisches aufgrund ihrer unterschiedlichen Affinitäten zu einer stationären (fest, flüssig) und einer mobilen (flüssig, gasförmig) Phase auftrennen. Praktische Anwendung finden diese Methoden unter anderem bei der Isolation und Reinigung von Substanzen sowie auch in der chemischen und biochemischen Analytik.

 

 

 

UV-VIS-Spektroskopie

Die UV/Vis-Spektroskopie ist eine Spektroskopie, die elektromagnetische Wellen des ultravioletten (UV) und des sichtbaren (engl. visible, VIS) Lichts nutzt. Zur Absorption von Licht kommt es, wenn Außenelektronen von Molekülen in ein höheres Orbital gehen, wenn die Energie des eingestrahlen Lichtes genau dem energetischen Abstand entspricht. Damit können sowohl Stoffe identifiziert, als auch ihre Konzentrationen bestimmt werden.