Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leuchtende Zwerge

06.04.2004


Fälschungssicheres High-Tech-Osterei aus dem Forschungszentrum Karlsruhe: Das Logo des Forschungszentrums enthält fluoreszierende Nanopartikel.


Fluoreszierende Nanopartikel leuchten unter UV-Licht in verschiedenen Intensitäten und Farben. Die mehrschichtigen Partikel wurden mit dem im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Mikrowellen-Plasmaverfahren hergestellt.


Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt mehrschichtige fluoreszierende Nanopartikel


Im Licht einer UV-Lampe leuchten sie grün, violett oder blau: fluoreszierende Nanopartikel mit einer Schicht aus organischen Farbstoffen. Hergestellt werden sie mit einem im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Mikrowellen-Plasmaverfahren zur Herstellung mehrschichtiger Nanopartikel. Die empfindlichen Farbstoff-Oberflächen werden dabei zusätzlich mit einem Polymer beschichtet, das chemische Reaktionen verhindert und die Partikeleigenschaften stabilisiert. Die Fluoreszenz bleibt dadurch lange erhalten. Dies eröffnet den Nanopartikeln vielfältige Anwendungen, vor allem in Sicherheitstechnologie und Medizintechnik.

Fälschungssicheres High-Tech-Osterei aus dem Forschungszentrum Karlsruhe: Das Logo des Forschungszentrums enthält fluoreszierende Nanopartikel.


Fluoreszierende Nanopartikel leuchten unter UV-Licht in verschiedenen Intensitäten und Farben. Die mehrschichtigen Partikel wurden mit dem im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Mikrowellen-Plasmaverfahren hergestellt.
Luxus-Uhren oder andere hochwertige Markenartikel können bald mit einem neuartigen Verfahren vor Fälschungen geschützt werden: Eine Auflage aus fluoreszierenden Nanopartikeln auf dem Zifferblatt oder einem anderen Apparateteil kann als eindeutige Kennzeichnung dienen. Unter UV-Licht zeigen die Auflagen ein charakteristisches Leuchten, das nicht gefälscht werden kann. Die Herstellung von beschichteten Nanopartikeln ist nämlich so schwierig, dass entsprechende Produktionsanlagen nur in hochspezialisierten Labors aufzubauen sind. Andererseits benötigt man für die Kennzeichnung so geringe Materialmengen, dass sich der Einsatz auch auf Massenprodukten lohnen kann.

Schon die Herstellung von unbeschichteten Nanopartikeln ist schwierig: Wenn die Winzlinge ("nano" ist das griechische Wort für "Zwerg") mit Durchmessern von nur einigen Milliardstel Meter dann auch noch eine Beschichtung erhalten sollen, erfordert dies sehr spezielle Kenntnisse und Apparaturen. Ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Nanopartikel wurde in den letzten Jahren im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelt, das so genannte Mikrowellen-Plasmaverfahren. In einem ersten Schritt werden Nanopartikel mit genau definierter, enger Teilchengrößenverteilung in einem Plasma erzeugt. Diese Partikel können - je nach Material - unterschiedliche Eigenschaften tragen, beispielsweise die, magnetisch zu sein. Die erzeugten Partikel gelangen dann in eine zweite Reaktionszone, wo eine Beschichtung, zum Beispiel ein organischer Farbstoff, aufgebracht wird, bevor in einem dritten Prozessschritt eine weitere Lage aus einem Polymer (etwa Plexiglas) als äußere Schutzhülle entsteht.

"Die Schutzhülle schirmt die fluoreszierenden Nanopartikel von der Umgebungsluft ab, so dass sie ihre Eigenschaften nicht verlieren. Zusätzlich kann man mit diesem Verfahren Materialien mit kombinierten Eigenschaften herstellen. Jede Schicht hat eine eigene, charakteristische Eigenschaft", beschreibt Dr. Dorothée Vinga Szabó, die Leiterin dieses Projekts im Institut für Materialforschung des Forschungszentrums Karlsruhe, das Problem und seine Lösung. "Außerdem halten diese Schichten die Partikel davon ab, gleich nach der Herstellung wieder zusammenzukleben und damit ihre typischen Nano-Eigenschaften zu verlieren."

Viele Eigenschaften eines Materials ändern sich, wenn man mit der Partikelgröße in den Nanobereich, also in Dimensionen um ein Millionstel Millimeter, vorstößt. Diese neuartigen Materialeigenschaften gehen verloren, wenn die Nanopartikel wieder zu größeren Einheiten koagulieren.

Die Wechselwirkung der beschichteten Nanopartikel mit ihrer Umgebung hängt nun vor allem von der äußeren Schicht und nicht mehr vom Farbstoff ab. Die Partikel können deshalb in Wasser oder organischen Lösungsmitteln suspendiert und damit in die verschiedensten Materialien eingebracht werden. Die im Forschungszentrum hergestellten Partikel eröffnen außerdem Einsatzgebiete in medizinischer Diagnostik und Biologie.

Wenn Sie die fluoreszierenden Nanopartikel mit eigenen Augen sehen wollen: Besuchen Sie den Stand des Forschungszentrums Karlsruhe auf der Hannover-Messe (Halle 14, Stand G52).

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Inge Arnold | FZK
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Berichte zu: Farbstoff Mikrowellen-Plasmaverfahren Nanopartikel Partikel Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Schnell, präzise, aber nicht kalt
17.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften