Identifikation und Beeinflussbarkeit supramolekularer Wechselwirkungen auf Quarzmikrowaagen

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasste sich mit der kompletten Bandbreite eines chemischen Sensors.rnIn einem ersten Schritt wurde die Desensibilisierung der Quarzmikrowaagen (QCM) gegenüber Störeinflüssen untersucht. Ausgehend von vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass eine fluorige Modifikation der QCM-Elektroden die Affinität zu omnipräsenten Substanzen wie Wasser oder Alkanen stark herabsetzt. Neben der Desensibilisierung bewirkt die Schicht darüber hinaus vermutlich eine veränderte Ausrichtung der Affinitätsmaterialien auf der Oberfläche. Dies konnte durch die Anwendung auf einen TATP-Sensorsystem gezeigt werden.rnIm zweiten Teil der Arbeit wurden die vorherrschenden Arten supramolekularer Wechselwirkungen in Wirt-Gast-Systemen anhand gravimetrischer Messungen identifiziert. In Kooperation mit unterschiedlichen Forschergruppen konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, diese Wechselwirkungen in einem gewissen Rahmen zu beeinflussen und damit die Sensorantworten zu steuern. Effekte wie die Hohlraumzugänglichkeit, die Hohlraumgröße sowie das chemische Milieu im Hohlraum wurden genauer untersucht.rnNeben dem Screening auf neue Affinitätsmaterialien konnten erste Erfolge bei der Übertragung der Erkenntnisse der letzten Jahre auf ein neues Sensorsystem erzielt werden. Zum Einsatz kam hierbei ein optisches Sensor-System basierend auf planaren Bragg-Gittern. Neben der Entwicklung einer geeigneten Messzelle wurde eine Beschichtung der Sensoren mit verschiedenen Cyclodextrin-Derivaten entwickelt.rnIm vierten Teil der Arbeit wurden Studien zur Synthese zweier Tetraphenylenderivate durchgeführt.rn

The present thesis addresses the complete range of a chemical sensor.rnIn a first step, the desensitizing of quartz crystal microbalances (QCM) against analyte interferences was studied. Based on preceding works it was possible to demonstrate, that a flourous modification of the QCM-electrodes results in reduced affinities to omnipresent substances like water or alkanes. The modification effects also the arrangement of the affinity materials on the surface which could be demonstrated on a TATP sensor system.rnIn the second part of the thesis, the dominating supramolecular interactions in host-guest systems were studied on gravimetric measurements. In cooperation with several scientific groups the possibilities of influencing and steering of those interactions were studied. Effects like the influence of the cavity accessibility, the cavity size and the chemical environment in the cavity were explored in detail.rnIn addition to the screening for new affinity materials, the transfer to a new sensor system based on planar Bragg grating sensors were successfully conducted. A suitable measurement chamber was developed and a coating procedure was implemented with different cyclodextrine derivatives. rnIn the fourth part of the thesis, studies on the synthesis of two Tetraphenylene derivatives were carried out.rn