@phdthesis{Lange2003,
  author    = {Lange, Uta},
  title     = {Einfluß der Korngr{\"o}ße auf die morphotrope Phasengrenze in Sol-Gel abgeleiteten Nd-dotierten PZT-Keramiken},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10175},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Bleizirkonattitanat-Keramiken (PZT) werden f{\"u}r die Anwendung als Sensor oder Aktuator in vielf{\"a}ltigen Geometrien und {\"u}ber sehr unterschiedliche Verfahren hergestellt. Aus technologischenGr{\"u}nden ergeben sich bei einigen dieser Verfahren Besonderheiten im Gef{\"u}ge wie z.B.ein hoher Porenanteil oder kleine mittlere Korngr{\"o}ßen. Da sich diese Parameter auf die Eigenschaften eines ferroelektrischen Materials auswirken, ist die Gef{\"u}geabh{\"a}ngigkeit der Materialeigenschaften von PZT-Keramiken von verschiedenen Arbeitsgruppen detailliert untersucht worden. {\"U}ber die Auswirkungen sehr kleiner Korngr{\"o}ßen bestand in der Literatur dennoch bisher Uneinigkeit. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit feink{\"o}rnige PZT-Keramiken, die {\"u}ber ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden, im Bezug auf die Material- und strukturellen Eigenschaften untersucht. Dabei war besonders die morphotrope Phasengrenze (MPG) rhomboedrisch-tetragonal von Interesse. Messungen der dielektrischen und ferroelektrischen Eigenschaften zeigten unterhalb einer Grenzkorngr{\"o}ße von etwa 1 µm einen starken Einfluß des Gef{\"u}ges und f{\"u}hrten zu der Annahme, daß sich die MPG mit abnehmender Korngr{\"o}ße zu titanreicheren Zusammensetzungen verschiebt. Diese Vermutungen konnten durch quantitative Phasenanalysen auf der Basis von Pulverbeugungsdiagrammen best{\"a}tigt werden. In Analogie zu in der Literatur dokumentierten Arbeiten m{\"u}ssen innere Spannungen als Ursache dieser Verschiebung angenommen werden. Bisher wurde davon ausgegangen, daß solche inneren Spannungen bei der ferroelektrischen Umwandlung durch die Klemmung der K{\"o}rner in der keramischen Matrix entstehen und nur in dichtgesinterten Keramiken auftreten k{\"o}nnen. Die in dieser Arbeit untersuchten Proben weisen aufgrund der Herstellungsmethode gleichzeitig mit der Abnahme der Korngr{\"o}ße jedoch einen erh{\"o}hten Porenanteil auf. Dennoch wurde mit abnehmender Korngr{\"o}ße eine zunehmende Klemmung beobachtet. Erg{\"a}nzend dazu wurden keine signifikanten Unterschiede in der Kristallstruktur und im Phasenbestand zwischen gem{\"o}rserten und ungem{\"o}rserten Proben festgestellt. Die Klemmung muß daher in den Kristalliten selbst auftreten und ist auf die Verzerrung des Kristallgitters im Bereich von Dom{\"a}nenw{\"a}nden zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Die bei kleinen K{\"o}rnern ausgebildeten Dom{\"a}nen im nm-Bereich sind fast vollst{\"a}ndig verspannt. Diese Verspannung f{\"u}hrt zu einer Deformation der Elementarzellen, und wie durch Berechnungen nach der Devonshire-Theorie nachgewiesen wurde, zur Ver{\"a}nderung der Freien Enthalpie der tetragonalen und rhomboedrischen Phase. Die tetragonale Struktur wird destabilisiert und die MPG verschiebt sich zu h{\"o}heren Titangehalten. F{\"u}r die technische Anwendung solcher feink{\"o}rniger Keramiken muß diese Verschiebung der Phasengrenze ber{\"u}cksichtigt werden. Der Versatz ist mit einem entsprechen h{\"o}heren Titangehalt zu versehen, um die optimalen Materialeigenschaften im Bereich der morphotropen Phasengrenze nutzen zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Griebel2003,
  author    = {Griebel, Dragan},
  title     = {Fluoreszente, hybride Nanosensoren auf Silicatbasis f{\"u}r die Bioanalytik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6153},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Es wurde ein Leitpartikeltyp mit hoher Fluoreszenz sowie einem Absorptionsbereich oberhalb von 600 nm evaluiert. Zur Anbindung der hochspezifisch wirkenden Antik{\"o}rper wurde die Teilchenoberfl{\"a}che mit Carboxylgruppen funktionalisiert. Die Darstellung dieser sph{\"a}rischen, komplex aufgebauten erfolgte {\"u}ber eine nasschemische Synthese. Die synthetisierten Partikel besitzen eine hohe Fluoreszenzintensit{\"a}t, gutes Chromatographierverhalten und spezifische Beladbarkeit mit monoklonalen Antik{\"o}rpern (z.B. Troponin T) auf einer mit Carboxylgruppen modifizierten Partikeloberfl{\"a}che. Auf die Partikel mit dem favorisierten Fluorophor musste eine zus{\"a}tzliche Silicath{\"u}lle aufkondensiert werden, damit diese im Anschluss erfolgreich mit Antik{\"o}rpern beladen werden konnte. Die erhaltenen partikul{\"a}ren Systeme wurden sowohl qualitativ als auch quantitativ charakterisiert. Die Fluoreszenzintensit{\"a}t dieser dotierten Kern-Schale-Partikel konnte soweit optimiert werden, dass sich klinisch relevante und noch h{\"o}here Sensitivit{\"a}ten in Pr{\"u}fteststreifen detektieren ließen. Weiterhin wurden neuartige Fluoralkylsilan und Fluorophor codotierte Silicat-Nanopartikel synthetisiert, die auf Anhieb eine gute untere Nachweisgrenze von Troponin erzielten. Durch UV-VIS- und Fluoreszenz-Untersuchungen sowie Konjugations- und Pr{\"u}fteststreifen-Versuche konnte gezeigt werden, dass die Cokondensation des Fluoralkylsilans in einer Erh{\"o}hung von Absorption und Fluoreszenz der Partikel resultiert. Weitere Untersuchungen von zeigten, dass eine zus{\"a}tzliche Oberfl{\"a}chenmodifizierung mit Fluoralkylsilan zu einer signifikanten Verschlechterung der Konjugationseigenschaften mit Antik{\"o}rpern f{\"u}hrt. Alternative Detekorreagenzien und -methoden wurden ebenfalls untersucht. So konnte der kationische Komplex Tris-(1,10-phenantrolin)ruthenium(II)-dichlorid erfolgreich in monodisperse Silicat-Partikel eingebaut werden. Aufgrund ihrer geringen Sauerstoffpermeabilit{\"a}t sind sie als impermeabler Referenzstandard in O2-Sensoren geeignet. Eine andere untersuchte Detektionsmethode basiert auf zeitaufgel{\"o}ster Fluoreszenz (TRF). Hierbei werden haupts{\"a}chlich Lanthanoid-Komplexe eingesetzt. Am besten untersucht sind Europium-Komplexe, welche meistens Diketone als Liganden besitzen. Bislang konnten diese neutralen Komplexe jedoch nicht in polare Silicatpartikel-Matrizes eingebaut werden. Durch Einsatz von 3,3,3-Trifluoropropyltrimethoxysilan gelang es erstmalig, einen Europium(III)-tris-4,4,4-trifluoro-1-(2-naphthoyl)-1,3-butandion-Komplex (Eu(TNB)3) in hydrophobierte Silicat-Nanopartikeln physikalisch einzubauen. TRF-Messungen zeigten Abklingzeiten von ca. 300 µs. In diesem bislang nicht verf{\"u}gbaren Partikel-Typ konnten positive Eigenschaften von Latex- und Silicatpartikeln kombiniert werden. Auch einige Porphyrinkomplexe mit langen Fluoreszenzlebensdauern sind in Silicat-Nanopartikel eingebaut worden. Der neutrale Komplex 5,10,15,20-Tetrakis(4-carboxyphenyl)-porphyrin-Pd(II) konnte nur durch vorhergehende Silanisierung erfolgreich eingebunden werden. Die erhaltenen sph{\"a}rischen Partikel weisen eine Gr{\"o}ßenverteilung von 200-300 nm auf. Ein weiteres, kationisches Porphyrin (5,10,15,20-Tetrakis(N-methyl-4-pyridyl)-21,23H-porphyrin-Zn(II)) konnte ebenfalls erfolgreich in etwa 140 nm große Silicat-Nanopartikel blutungsstabil eingebaut werden.},
  subject      = {Silicate},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grassmann2003,
  author    = {Graßmann, Olaf},
  title     = {Biomimetische Materialabscheidung in funktionalisierten Hydrogelmatrices},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-6521},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {In Analogie zu nat{\"u}rlichen Proteinger{\"u}sten wurden poly-Acrylamid-Hydrogele mit polaren funktionellen Gruppen modifiziert, die in der Biomineralisation eine wichtige Rolle spielen. Durch gezielte Variation der Synthesebedingungen ist es m{\"o}glich, Art, Gehalt und r{\"a}umliche Anordnung der ionischen Funktionalit{\"a}ten in den Copolymernetzwerken einzustellen. Die Hydrogele wurden in einer Doppeldiffusionsanordnung zur Mineralisation von CaCO3 eingesetzt und die Ergebnisse mit Gelatinegel als nat{\"u}rlichem Reaktionsmedium verglichen. Entgegen der urspr{\"u}nglichen Erwartungen konnten in Gelatinegel keine Hinweise auf molekular-chemische Wechselwirkungen zwischen dem Proteinnetzwerk und den Mineralisationsprodukten nachgewiesen werden. Im Verlauf der Kristallisation wird die organische Matrix lediglich passiv inkorporiert. Allerdings bewirkt die heterogene Verteilung in den hantel{\"a}hnlichen Kompositpartikeln die Auff{\"a}cherung der Wachstumsfronten, so daß sich im Verlauf des Kristallwachstums eine Zwillingsstruktur der makroskopischen Produkte ausbildet. Der Netzwerkeffekt der organischen Matrix wird jedoch von dem lokalen chemischen Milieu in dem Gelk{\"o}rper {\"u}berlagert. Die {\"A}hnlichkeit der Produkte mit nat{\"u}rlichen Biomineralen weist darauf hin, daß auch Biomineralisationsprozesse lediglich Folge eines unspezifischen chemischen Milieus sein k{\"o}nnen. Deutliche Analogien zu nat{\"u}rlichen Biomineralisationsprodukten wurden bei der Materialabscheidung in unfunktionalisierten poly-Acrylamid-Hydrogelen beobachtet. Die oktaedrische Form der Mineralisationsprodukte ist untypisch f{\"u}r Calcit und kennzeichnet einen spezifischen Kristallisationsmechanismus. Obwohl die Aggregate aus zahlreichen rhomboedrischen Calcit-Bausteinen zusammengef{\"u}gt sind, weisen die makroskopischen Produkte eine gest{\"o}rte einkristalline Struktur auf. Das große Mosaik der R{\"o}ntgenbeugungsmaxima ist auf die Fehlorientierung koh{\"a}rent streuender Bereiche zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen wurde ein Aggregationsmodell postuliert: Die simultane orientierte Verwachsung rhomboedrischer Untereinheiten sowie das Fl{\"a}chenwachstum dieser Bausteine f{\"u}hrt zu der oktaedrischen Morphologie der Aggregate. Die prinzipielle Analogie der Mineralisationsprodukte mit vielen Biomineralen richtet den Blick auf die Frage, inwieweit alleine die physikalische Struktur extrazellul{\"a}rer Matrices eine wichtige Rolle bei der Biomineralisation spielt. Die Ergebnisse der Mineralisationsversuche in Sulfonat-funktionalisierten Hydrogelen untermauern den dominanten Effekt der Netzwerkstruktur. Die stark polaren funktionellen Gruppen modifizieren lediglich die Morphologie der Aggregate, f{\"u}hren aber nicht zu einer grundlegenden Ver{\"a}nderung der Nukleation und des Wachstumsmechanismus. Demgegen{\"u}ber zeigt sich in Carboxylat-funktionalisiertem poly-Acrylamid eine deutlich erh{\"o}hte Keimdichte und eine intermedi{\"a}re Stabilisierung von Vaterit. Dieser spezifische Einfluß der Carboxylatgruppen auf die Keimbildung relativiert das oft f{\"u}r Biomineralisationsvorg{\"a}nge postulierte ionotrope Nukleationsmodell und unterstreicht die Notwendigkeit einer stereochemischen Verwandtschaft zwischen den organischen Funktionalit{\"a}ten und der entstehenden Kristallphase. Besonders deutlich wird die Bedeutung der Carboxylatgruppen bei der Mineralisation in Gelmatrices, die mit poly-L-Aspartat versetzt wurden. Die Wirkungsweise des Gelatinegels sowie der Kompartimenteffekt des poly-Acrylamid wird durch die Wechselwirkung des Additivs mit der anorganischen Phase {\"u}berkompensiert: Im Verlauf der Doppeldiffusion entstehen in den untersuchten Hydrogelen Vaterit-Agglomerate, die permanent stabilisiert sind. Da die Kristallisationsmechanismen der reinen Gelmatrices rhomboedrische Calcit-Keimkristalle voraussetzen, werden die Netzwerkeffekte durch die Bildung sph{\"a}rischer Vaterit-Partikel außer Kraft gesetzt. M{\"o}glicherweise beruht auch die Morphogenese nat{\"u}rlicher Biomineralisationsprodukte auf einem Wechselspiel des physikalischen Netzwerkeffekts einer extrazellul{\"a}ren Matrix und der Wirkungsweise modifikationsselektiver Makromolek{\"u}le. In den unterschiedlichen Hydrogelmatrices sind, trotz einheitlicher Versuchsbedingungen, drei grunds{\"a}tzlich verschiedene Kristallisationsmechanismen des Calcits wirksam: In Gelatinegel kommt es zu lagenweisem Wachstum, die oktaedrischen Produkte aus poly-Acrylamid gehen auf die Aggregation vorgeformter Untereinheiten zur{\"u}ck und in Carboxylat-funktionalisierten Netzwerken entstehen sph{\"a}rolithische Kristalle. Diese Ergebnisse belegen auf anschauliche Weise eine Wechselwirkung der organischen Matrix mit der anorganischen Phase. In nat{\"u}rlichen Systemen wird dieser Effekt durch komplexe genetische und zellul{\"a}re Prozesse gesteuert, die sich in-vitro nicht simulieren lassen. Allerdings weisen die Analogien der Mineralisationsversuche mit nat{\"u}rlichen Biomineralisationsprozessen auf vergleichbare Prinzipien hin. Demzufolge k{\"o}nnen die Mechanismen der Biomineralisation verh{\"a}ltnism{\"a}ßig trivial sein, allein die biologische Reproduzierbarkeit der Materialabscheidung setzt ein hohes Maß an genetischer Steuerung voraus. Von einer weiterf{\"u}hrenden Untersuchung der Mechanismen, die der Biomineralisation zugrunde liegen, sind wesentliche Impulse f{\"u}r eine biomimetische Materialsynthese zu erwarten. Wie die spezifische Wechselwirkung der Carboxylatgruppen mit der Kristallphase nahelegt, sollten die molekular-chemischen Effekte polarer funktioneller Gruppen im Mittelpunkt des Interesses stehen. F{\"u}r ein besseres Gesamtverst{\"a}ndnis muß daher eine Br{\"u}cke zwischen der "mesoskopischen" Wirkung gelartiger Medien und entsprechenden Vorg{\"a}ngen auf atomarer Skala geschlagen werden. Die atomaren Mechanismen bei der Kristallisation von CaCO3 in Gegenwart verschiedener Additive werden in einem Partnerprojekt an der Universit{\"a}t M{\"u}nster untersucht [Set03]. Die Zusammenf{\"u}hrung dieser beiden Sichtweisen l{\"a}ßt ein tiefgreifendes Verst{\"a}ndnis der allgemeinen Prinzipien der Biomineralisation erwarten.},
  subject      = {Hydrogel},
  language  = {de}
}