S "Picolyzer" chce Centrum kompetence Nanochem detekovat kovové ionty v nepředstavitelně malých koncentracích

S "Picolyzerem" chce Centrum kompetence Nanochem na detekci kovových iontů v nepředstavitelně malých koncentracích

Trochu to připomíná hledání jehly v kupce sena: v oblasti high-tech je nesmírně důležité odhalit v tekutých médiích i ty nejmenší kontaminace kovovými ionty.

Na Hochschule Regensburg (HS.R) se na tom pilně pracuje a výzkum probíhá: pod vedením prof. Dr. Alfreda Lechnera je v kompetenčním centru „Nanochem“ právě ve vývoji kompaktní, plně automatizované analytické zařízení. „Picolyzer“ by měl brzy pomoci určit i ty nejmenší kontaminace pomocí online měřicích metod a tím zabránit výrobním výpadkům, například kvůli nedostatečné kvalitě vody.

Kořeny „Nanochem“ sahají do studijního programu Mikrosystémové technologie, který byl poprvé nabízen v Německu v říjnu 1990 na HS.R. V průběhu let se ve spolupráci mezi HS.R a příslušným průmyslem vyvinula silná spolupráce v oblasti chemických analýz a technologií procesů. Aby bylo možné projekty s průmyslem efektivněji realizovat, založili na podzim 2007 profesoři Dr. Lechner, Dr. Rieger a Dr. Wild na HS.R „Kompetenční centrum Nanochem“. Čistírna na vysoké škole nabízí všechny chemické metody na bázi mokrých chemikálií pro čištění a čištění, které se používají v mikro- a nanotechnologii. Kompetenční centrum Nanochem má dále k dispozici všechny ostatní procesy, jako je fotolitografie, plazmové metody (sputtering, depozice vrstev a suché etching) a tvorba vrstev pomocí napouštění a vlhkostní oxidace. Pro analýzy se nadále používají spektroskopické a chromatografické metody v médiích a na površích až do nanometrové oblasti, které jsou například důležité pro životní prostředí, medicínu, biotechnologie a polovodičový průmysl. Navíc Nanochem nabízí teoretické a praktické školení v čistírně.

S Picolyzerem chce kompetenční centrum přispět k tomu, aby kvalita tekutých médií v průmyslu byla kontrolována nákladově efektivně a kontinuálně v procesech, a aby se eliminovaly složité bodové analýzy s drahými zařízeními. Zařízení dokáže pomocí několika metrů dlouhé spirálovité kapiláry z křemíku s velmi malým průřezem detekovat kovové ionty v nejnižších koncentracích spektroskopickou cestou. K tomu se do dlouhé kapiláry současně vstřikují voda nebo jiná tekutá média, například kyseliny a zásady, spolu se světlem. Světlo je vedené pomocí úplné reflexe přes tuto extrémně dlouhou dráhu. Představte si odraz míče od zdi – stejně tak může světlo díky neustálé reflexi odrazů od stěny kanálu procházet zakřivenou strukturou. Díky tomuto efektu zůstává světlo v kanálu a na konci vychází téměř se 100% účinností. Během průchodu je světlo tlumené přítomnými kovovými ionty v médiu. Tato tlumení lze kvantifikovat pomocí analytických metod. Koncentrace lze určit až do úrovně ppb. To je srozumitelně přirovnáno k tomu, že by bylo možné odhalit Bavora v Číně.

Kromě primárního cílového trhu polovodičového průmyslu existuje široké pole dalších použití, počínaje ochranou životního prostředí až po fluorescenční analytiku v biotechnologii a medicíně. Hlavním cílem projektu Picolyzer je vývoj příslušných mikrofluidických komponent, jako jsou čerpadla, míchací struktury, mikrokapiláry a jejich integrace do celkového systému. Složitost tohoto záměru vyžaduje úzkou spolupráci s příslušnými výzkumnými institucemi, například Fraunhoferovým institutem (IZM) v Mnichově a kompetenčním centrem senzoringu na HS.R pod vedením prof. Dr. Hummela.

Pořízení kapiláry pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Obrázek: Kompetenční centrum Nanochem