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Die Gruppe beschäftigt sich in erster Linie mit der Entwicklung neuartiger Erkennungsmaterialien, die biologische Erkennungsprinzipien mit der Robustheit künstlicher Materialien kombiniert. Diese werden dann im Hinblick auf ihren Einsatz insbesondere in der Chemischen Sensorik getestet. Da bei derartigen Anwendungen nur eine theoretische (wie praktische) Trennstufe vorliegt, ist vor allem optimale Selektivität von herausragender Bedeutung. Diese wird derzeit auf zwei verschiedene Weisen generiert: auf der einen Seite durch das Design entsprechender Affinitätsmaterialien, die beispielsweise auf der Hydrophobie oder Hydrophilie des Analyten und der Erkennungsschicht beruhen, oder aber beispielsweise auf dem Pearson’schen „Hard-Soft-Prinzip“ von (Metall-)Verbindungen. Die zweite Grundtechnik ist das sogenannte „molekulare Prägen“, bei dem gewissermaßen ein „Gipsabdruck“ eines Moleküls in einer makromolekularen Matrix generiert wird. Die dabei entstehenden Kavitäten sind in ihrer Form und Funktionalität ideal an den betreffenden Analyten angepaßt. Der größte Vorteil der Technik ist ihre außerordentliche Flexibilität im Hinblick auf die Analyse: mögliche Zielspezies umfassen fünf bis sechs Zehnerpotenzen im Durchmesser, nämlich von Ionen im Subnanometerbereich bis zu ganzen Mikroorganismen, die mehrere Mikrometer groß sind.

Die Morphologie der entsprechenden Materialien kann der Fragestellung angepaßt werden und reicht von dünnen, homogenen Filmen über nanostrukturierte Oberflächen bis hin zu Nanopartikelschichten für die Erkennung. Besonderes Augenmerk wird – wenn möglich – auch auf die Einordnung der damit erhaltenen Sensorergebnisse im Vergleich zu natürlichen Liganden, Rezeptoren oder Antikörpern gelegt.

Im Sinne einer stärkeren Applikationsorientierung spielt auch die Massenproduzierbarkeit der entsprechenden Materialien eine zunehmend wichtige Rolle. Die Gruppe beschäftigt sich daher auch mit der Entwicklung von Synthesestrategien für Rezeptoren, die mit Halbleiter- und Drucktechniken kompatibel sind. Auch die Entwicklung von Kompositmaterialien erlangt zunehmende Bedeutung. Schließlich kann die Selektivität durch entsprechende Sensorarrays und chemometrische Auswerteverfahren weiter gesteigert werden.

Um diese Ziele zu erreichen verfügt die Arbeitsgruppe über eine breite experimentelle Basis, die Sensorelektronik (hauptsächlich auf Basis massensensitiver oder kapazitiver Bauteile), Molekülspektrometrie (vom Infrarot bis UV inklusive Luminiszenz) und Oberflächenanalytik (AFM/STM) umfaßt.

   


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