Das Projekt "Multimodale Sensoren für die Umweltanalytik in flüssigen Medien im industriellen Umfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Institut für Nano- und Biotechnologien durchgeführt. In einer Vielzahl von industriellen Prozessen kommen umweltgefährdende und teilweise giftige Substanzen bei der Herstellung zum Einsatz, wie beispielsweise in Kabeln, Farben, Legierungen, Batterien, etc. Dabei handelt es sich häufig um anorganische Stoffe wie Schwermetalle (z.B. Blei, Cadmium, Kupfer), die je nach Konzentration bei Wechselwirkung mit dem Menschen akute bzw. chronische Vergiftungen hervorrufen können. Aus diesem Grund ist es von großer Wichtigkeit, eine zeitnahe und kontinuierliche Vor-Ort-Überwachung solcher industriellen Abwässer sicherzustellen, um einer Kontamination des Brauchwassers vorzubeugen. Herkömmlich genutzte Verfahren für die Wasseranalyse wie die Atomabsorbtionsspektrometrie oder die Flüssigchromatographie bieten zwar eine hervorragende untere Nachweisegrenze, sind jedoch kostenintensiv und nur von geschultem Personal in einem Labor zu betreiben. Potentiometrische Sensoren repräsentieren eine kostengünstige Alternative für die Vor-Ort-Überwachung solcher Schadstoffe; die Sensoren sind vielseitig und variabel einsetzbar. Die Grundstruktur dieser Sensoren (Transducerstruktur) wird mittels konventioneller Halbleitertechnologie prozessiert. Die sensitiven Membranen werden im Anschluss auf die vorstrukturierten Elektrodenoberfläche abgeschieden. Diese Membranen sind so modifiziert, dass bei bestimmten Ionen in dem zu untersuchenden Analyten ein Sensorsignal generiert wird. Somit ist es möglich, verschiedene Ionen zu detektieren, wobei jeweils dieselbe Basisstruktur verwendet werden kann. Ein großer Vorteil von potentiometrischen Halbleitersensoren ist es, dass sie miniaturisiert werden können. Dies impliziert, dass mehrere Sensoren zur zeitgleichen Detektion verschiedener Ionen auf einem einzigen Sensorchip realisiert werden können; es lässt sich auf diese Art und Weise ein Sensorarray aufbauen. In dem am Institut für Nano- und Biotechnologien durchgeführten Vorhaben 'Multimodale Sensoren für die Umweltanalytik in flüssigen Medien im industriellen Umfeld' werden gemeinsam mit den russischen Industriepartnern Sensor Systems und Lumex, sowie dem Centre for Water Research and Quality Control (St. Petersburg) Sensoren zur Detektion verschiedener Kontaminationen, wie sie im industriellen Umfeld auftreten, entwickelt. Die Sensormembranen bestehen einerseits aus Chalkogenidgläsern, die mittels Laserdeposition abgeschieden werden und andererseits aus neu entwickelten Polymermembranen auf der Basis von Kationenaustauschern und chelatkomplexbildenden Substanzen.
Das Projekt "NanoKoCh: Selbstorganisierende Nanostrukturen in komplexen Chalkogeniden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Werkstoff-Forschung durchgeführt. 1. Vorhabenziel Effizienter Umgang mit Energie ist eine Schlüsselkompetenz führender Volkswirtschaften. Die direkte thermoelektrische (TE) Wandlung der Abwärme kann hier eine wichtige Rolle spielen. Ziel des Vorhabens ist, ausgehend von der Materialklasse LAST, die Entwicklung hocheffektiver TE Halbleiter mit niedrigkonzentrierten Zusätzen. Im Fokus steht die Aufklärung der Bildungsbedingungen förderlicher Nanostrukturen. Auf Basis thermoelektrischer, festkörperanalytischer, elektronenmikroskopischer und gitterdynamischer Charakterisierung sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Ausprägung der Nanostruktur und den Funktionseigenschaften formuliert werden. Ein reproduzierbares Verfahren der Materialpräparation ist zu identifizieren. 2. Arbeitsplanung Arbeitsschritte, Teilziele: - Entwicklung einer kombinatorischen Methodik zur Aufklärung der Präparationstechnik, DLR - Entwicklung einer Laser-Mikroscanning-Methode zur Messung der Wärmeleitfähigkeit, IWM - Scanning der TE Güte an Gradientenproben, DLR- Strukturelle Analytik von Nanostrukturen (IOM) und Korrelation mit thermischen, mechanischen und TE Eigenschaften - Klärung des Zusammenhangs zwischen Nanostruktur und Senkung der Wärmeleitung durch - Analyse der Gitterdynamik, FZJ - Suche nach Dotierungen mit Trägerstreuung an Resonanzniveaus - Strategie zum Up-scaling der Herstellung. Das DLR präpariert Proben mit variierender Ausprägung der Nanostruktur, die bei den Partnern analysiert werden und kombiniert Wärmeleitungs- und Seebeck-Scanning.
Das Projekt "NanoKoCh: Selbstorganisierende Nanostrukturen in komplexen Chalkogeniden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. durchgeführt. 1. Vorhabenziel Effizienter Umgang mit Energie ist eine Schlüsselkompetenz führender Volkswirtschaften. Die direkte thermoelektrische (TE) Wandlung der Abwärme kann hier eine wichtige Rolle spielen. Ziel des Vorhabens ist, ausgehend von der Materialklasse LAST, die Entwicklung hocheffektiver TE Halbleiter mit niedrigkonzentrierten Zusätzen. Im Fokus steht die Aufklärung der Bildungsbedingungen förderlicher Nanostrukturen. Auf Basis thermoelektrischer, festkörperanalytischer, elektronenmikroskopischer und gitterdynamischer Charakterisierung sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Ausprägung der Nanostruktur und den Funktionseigenschaften formuliert werden. Ein reproduzierbares Verfahren der Materialpräparation ist zu identifizieren. 2. Arbeitsplanung Das DLR präpariert in einem kominatorischen Ansatz Proben mit variierender Ausprägung der Nanostruktur, die bei den Partnern analysiert werden. Im IOM-Teilprojekt wird mit einer breiten Palette elektronenmikroskopischer Techniken (Rasterelektronenmikroskopie sowie diverse durchstrahlungselektronenmikroskopische Verfahren wie: hochaufgelöste Abbildung, Feinbereichselektronenbeugung, Elementanalytik auf der Nanoskala (energiedispersive Röntgenspektrometrie, Elektronenenergieverlustspektroskopie), elementgefilterte Abbildung) das nanoskalige Gefüge untersucht. In enger Kooperation mit den Verbundpartnern werden aus den Resultaten der elektronenmikroskopischen Abbildung und Analytik Struktur-Eigenschafts-Beziehungen abgeleitet.
Das Projekt "NanoKoCh: Selbstorganisierende Nanostrukturen in komplexen Chalkogeniden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut (PGI), PGI-4 , JCNS-2: Steumethoden durchgeführt. 1. Vorhabenziel Effizienter Umgang mit Energie ist eine Schlüsselkompetenz führender Volkswirtschaften. Die direkte thermoelektrische (TE) Wandlung der Abwärme kann hier eine wichtige Rolle spielen. Ziel des Vorhabens ist, ausgehend von der Materialklasse LAST, die Entwicklung hocheffektiver TE Halbleiter mit niedrigkonzentrierten Zusätzen. Im Fokus steht die Aufklärung der Bildungsbedingungen förderlicher Nanostrukturen. Auf Basis thermoelektrischer, festkörperanalytischer, elektronenmikroskopischer und gitterdynamischer Charakterisierung sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Ausprägung der Nanostruktur und den Funktionseigenschaften formuliert werden. Ein reproduzierbares Verfahren der Materialpräparation ist zu identifizieren. 2. Arbeitsplanung (partnerspezifisch) Am Forschungszentrum Jülich werden Strukturanalyse mittels Röntgenbeugung, Analysen der elastischen Eigenschaften und Messungen der Phononenspektren durchgeführt um den Zusammenhang zwischen Nanostruktur und Senkung der Wärmeleitung durch Analyse der Gitterdynamik zu klären.
Das Projekt "NanoKoCh: Selbstorganisierende Nanostrukturen in komplexen Chalkogeniden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel des Vorhabens ist, ausgehend von der Materialklasse LAST, die Entwicklung hocheffektiver TE Halbleiter mit niedrigkonzentrierten Zusätzen. Im Fokus steht die Aufklärung der Bildungsbedingungen förderlicher Nanostrukturen. Auf Basis thermoelektrischer, festkörperanalytischer, elektronenmikroskopischer und gitterdynamischer Charakterisierung sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Ausprägung der Nanostruktur und den Funktionseigenschaften formuliert werden. Ein reproduzierbares Verfahren der Materialpräparation ist zu identifizieren. 2. Arbeitsplanung Entwicklung einer kombinatorischen Methodik zur Aufklärung der Präparationstechnik (DLR): Entwicklung einer Laser-Mikroscanning-Methode zur Messung der Wärmeleitfähigkeit an Gradientenproben (IWM), Scanning der TE Güte (DLR), Strukturanalytik von Nanostrukturen und Korrelation mit thermischen, mechanischen und TE Eigenschaften (IOM)Klärung des Zusammenhangs zwischen Nanostruktur und Senkung der Wärmeleitung durch - Analyse der Gitterdynamik (FZJ), Suche nach Dotierungen mit Trägerstreuung an Resonanzniveaus. Das Fraunhofer IWM baut eine Laser-Mikroscanning-Apparatur zur berührungslosen Messung der Wärmeleitfähigkeit der hergestellten TE-Materialien auf und erstellt die notwendige Steuer- und Auswerteroutinen für das Experiment. Die Methode wird an bekannten Materialien kalibriert, anschließend sind Messungen der Wärmeleitung der TE-Materialien mit einer Ortsauflösung von wenigen my m geplant.