Untersuchung supramolekularer Affinitätsmaterialien und deren Bindungsmechanismen auf Quarzmikrowaagensensoren
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Abstract
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden supramolekulare Affinitätsmaterialien auf deren Wechselwirkungen mit gasförmigen Analyten untersucht. Dazu wurden die Materialien mittels Elektrospray auf Quarzmikrowaagen aufgebracht. Diese Schwingquarze wurden in einer Messzelle bestimmten Konzentrationen der gasförmigen Analyten ausgesetzt. Die Sensorantworten wurden ausgewertet, wodurch spezifische Affinitäten erhalten worden sind. Durch die Auswahl von mehreren geeigneten Affinitätsmaterialien konnten Arrays erstellt werden, welche eine Diskriminierung bestimmter Analyten in einem Gemisch vieler Stoffe, bzw. im offenen System ermöglichen. Während des Screenings wurden dabei Materialien ausgewählt, welche besonders hohe Affinität gegenüber nur einem oder einer kleinen Gruppe von Analyten zeigen. So konnten vier Stoffe aus der Klasse der Cyclopeptide ausgewählt werden, welche eine Unterscheidung der Xylol-Derivate untereinander ermöglichen. Durch vergleichende Untersuchungen mit den sterisch anspruchsvolleren Ethylbenzol-Derivaten konnte geschlussfolgert werden, dass es sich bei dem Affinitätsmuster um eine sterische Kontrolle handelt. Weiterhin konnten 2-Vinylpyridin-basierte Polymere als herausragende Erkennungsmaterialien für Phenol ermittelt werden. Zuletzt gelang es anhand polyfluorierter Iod-Terphenylene eine Halogenbrückenwechselwirkung in Gasphasensensoren einzusetzen, was bisher nicht literaturbekannt war. Die Wechselwirkungen konnten anhand einhergehender DFT-Studien mit dem Affinitätsmuster erläutert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden durch das Ausnutzen dieser Wechselwirkungen Konkurrenzeffekte mit Wasserstoffbrücken ausbildenden Systemen bei der Detektion von Aceton in Wasser verhindert.