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2015-10-06Dissertation DOI: 10.18452/17329
Particulate systems and thin-film based platforms
dc.contributor.authorHecht, Mandy
dc.date.accessioned2017-06-18T14:22:52Z
dc.date.available2017-06-18T14:22:52Z
dc.date.created2015-10-29
dc.date.issued2015-10-06
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/17981
dc.description.abstractDie Verbindung von hoch entwickelten Nanomaterialien mit fluoreszenzbasierten Technologien hat sich zu einem aufstrebenden Forschungsbereich entwickelt. Nichtsdestotrotz ist bis heute der Schritt von einem organischen Indikatormolekül zum anwendbaren Sensorsystem ein komplexer Prozess. Diese Arbeit zielte darauf ab, sensorische Materialien verschiedener chemischer Natur für diverse Analyten zu entwickeln, zu charakterisieren und zu etablieren. Hierbei wurden zunächst pH sensitive Fluoreszenzfarbstoffe entwickelt und in dünnen Membranen immobilisiert. Der Teststreifen ermöglicht die Beurteilung von pH-Änderungen mit dem Auge. Darüber hinaus wurde gezeigt, wie diese Farbstoffe auch in eine wasserlösliche Form überführt werden können. Damit konnten lokale pH-Änderungen an der Wachstumsfront von Silikat-Biomorphs detektiert werden. Auch partikuläre Systeme stellten sich als geeignete Materialien heraus. Es konnte gezeigt werden, wie die Silikat-Matrix von Partikeln zu verbesserten Eigenschaften für Farbstoffe führt. Mittels farbstoffbeladener Partikel konnte in einem Lateral-Flow-Assay ein schneller Nachweis von TATP etabliert werden. Ein anderer Ansatz verfolgte das Ziel des sensitiven Nachweises von Quecksilberionen in Wasser. In einem anderen System konnten Silikat-Nanopartikeln so funktionalisiert werden, dass ein sensitiver und selektiver Nachweis von Schwermetallionen und Anionen über ein Quencher-Displacement-Assay gelang. Zusätzlich wurde die einzigartige Oberfläche von Zellulosepartikeln mithilfe eines neu entwickelten Fluoreszenzfarbstoffs untersucht. Die untersuchten Materialien und Strategien zeigen, wie leicht innovative Moleküle für potentielle sensorische Systeme im wässrigen Medium auf Basis von fluoreszierenden Partikeln und dünnen Schichten geschaffen werden können. Das Verhalten der hergestellten Materialien wurde über spektroskopische Methoden evaluiert und dabei, wenn möglich, die Parameter Sensitivität, Selektivität und Ansprechzeit beurteilt.ger
dc.description.abstractThe combination of fluorescence and nanomaterials has developed into an emerging research area. Nonetheless until now the step from an organic sensory molecule to a final sensor format is a complex endeavor. This thesis aimed at the preparation of particulate and thin-film based platforms for various analytes through combining the features of an appropriate host material with outstanding properties of dyes concomitant with sensitive fluorescence detection techniques. In particular, pH sensitive fluorescent probes were sterically immobilized into a thin membrane. The dip-stick allows the assessment upon change in pH with the eye. Especially a probe working at high basic pH range was converted into a water-soluble analogue and was directly applied at the growth front of silica biomorphs to detect local pH changes. But also particulate structures are suitable host materials. It is shown how the silica matrix of nanoparticles lead to improved optical properties for embedded dyes. The interactions of silica and fluorescent dyes within the pores of mesoporous particles were exploited to develop an actual sensor format based detection of TATP. In another approach it was possible to detect mercury ions in water. Heavy metal ions were also successfully detected in a quencher displacement assay involving receptor-dye functionalized silica nanoparticles. The impact of the unique surface properties of cellulose microparticles was shown by a fluorescent dye which allows an assessment of the surface functional groups and microenvironment through the reactivity and its changes in the optical properties. The performance of the prepared materials were evaluated mostly by spectroscopic methods and if possible assessed in terms of sensitivity, selectivity and response time. The newly developed and investigated materials based on fluorescent particulate and thin-films show the facile application of innovative sensor probes for potentially sensing devices.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
dc.rightsNamensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectSensorger
dc.subjectFluoreszenzger
dc.subjectNanopartikelger
dc.subjectNanomaterialger
dc.subjectTATPger
dc.subjectDünn-Filmger
dc.subjectZelluloseger
dc.subjectSilica-Partikelger
dc.subjectFluoreszenz-Farbstoffger
dc.subjectBODIPYger
dc.subjectMCM-41ger
dc.subjectpHger
dc.subjectDip-Stickger
dc.subjectHydrogelger
dc.subjectPolyurethanger
dc.subjectBiomorphsger
dc.subjectAnionenger
dc.subjectQuecksilberger
dc.subjectQDAger
dc.subjectOberflächen Funktionalisierungger
dc.subjectChemische Sensorikger
dc.subjectPlattform Technologieger
dc.subjectFluorescenceeng
dc.subjectTATPeng
dc.subjectSensoreng
dc.subjectNanomaterialseng
dc.subjectNanoparticleeng
dc.subjectThin-filmseng
dc.subjectCelluloseeng
dc.subjectSilica particleseng
dc.subjectFluorescent dyeseng
dc.subjectBODIPYeng
dc.subjectMCM-41eng
dc.subjectpHeng
dc.subjectdip-stickeng
dc.subjectHydrogeleng
dc.subjectPolyurethaneeng
dc.subjectBiomorphseng
dc.subjectAnionseng
dc.subjectmercuryeng
dc.subjectQDAeng
dc.subjectSurface functionalizationeng
dc.subjectChemical Sensingeng
dc.subjectPlatform Technologyeng
dc.subject.ddc540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.titleParticulate systems and thin-film based platforms
dc.typedoctoralThesis
dc.subtitledevelopment and characterization of fluorescent materials for sensing applications
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-100233018
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/17329
dc.identifier.alephidBV042956614
dc.date.accepted2015-09-22
dc.contributor.refereeWeller, M.G.
dc.contributor.refereeKneipp, J.
dc.subject.dnb30 Chemie
dc.subject.rvkVE 7007
dc.subject.rvkVG 6837
dc.subject.rvkUP 7700
local.edoc.pages153
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

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