Goldnanopartikel haben in letzter Zeit in verschiedenen Anwendungsbereichen große Bedeutung erlangt. Die reproduzierbare Synthese solcher Nanopartikel ist aufgrund vieler Reaktionsparameter, die die optischen und elektrischen Eigenschaften der Partikel beeinflussen, recht schwierig. Auch Größe, Form und Dispersion können spürbaren Einfluss ausüben.
Chow et al. berichten in ihrem wissenschaftlichen Artikel über eine neue, strömungsgesteuerte Methode zur Synthese von Goldnanopartikeln unter Verwendung einer auf einer Flüssig-Flüssig-Membran basierenden Trenntechnologie.
Labor Setup
Die strömungsgesteuerte Synthese von Nanopartikeln hat viele überzeugende Vorteile. Die präzise Steuerung der Reaktionsparameter und der Umgebungsbedingungen gewährleisten optimalere Mischungsverhältnis, Verweilzeiten und Temperaturen. Schließlich minimiert die flussgesteuerte Synthese die Variabilität von Charge zu Charge und profitiert gleichzeitig von der erhöhten Ausbeute und Qualität der Goldnanopartikel.
In dem Artikel beschreiben Chow et al. eine flusskontrollierte Studie zur Synthese von DMAP-stabilisierten Goldnanopartikeln, die in drei Synthesestufen aufgeteilt ist. Basierend auf dem modularen neMESYS Spritzenpumpensystem und CETONI‘s Automatisierungssoftware QmixElements konnte ein neuartiges Flusssetup für die Goldnanopartikelsynthese realisiert werden. Ein Setup aus sechs CETONI neMESYS Mitteldruck-Spritzenpumpen wurde verwendet, um den exakten und pulsationsfreien Flussstrom zu erzeugen, der die Bildung von TOAB-Au stabilisierten Nanopartikeln unter Verwendung von Natriumborhydrid als Reduktionsmittel ermöglicht. Zusätzlich wurde eine Peristaltikpumpe (peRISYS-S, CETONI) verwendet, um drei Lösungen für das Waschen von TOAB-Au stabilisierten Nanopartikeln in einer 2 m langen Mischspule zu fördern. Für eine effektive Diffusion und advektive Mischung wurde in der dritten Stufe ein Glas-Silizium-Split-and-Recombine-Mikromischer (CETONI) verwendet.
Zur Trennung der organischen und wässrigen Phase wurde ebenfalls eine Flüssig-Flüssig-Membran verwendet. Um den Druck auf beiden Seiten für eine effiziente Trennung auszugleichen, sind präzise Druckmessungen unerlässlich. Das Druckmodul QmixP von CETONI wurde verwendet, um stromaufwärts einen eventuellen Druckaufbau durch Nanopartikel-Aggregation, der zu einer Verstopfung des T-Mischers führen könnte, zu überwachen.
Im Rahmen dieser brillanten Forschungsarbeit konnte erstmals eine Flüssig-Flüssig-Membran-basierte Trennung von Goldnanopartikeln demonstriert werden. Ein vielseitiges und einfach zu bedienendes Software-Tool in Kombination mit verschiedenen Plug and Play-Komponenten (neMESYS Spritzenpumpen, peRISYS-S Peristaltikpumpe, Druckmessmodul etc.) aus einer Hand, hatten entscheidenden Einfluss auf den Forschungsfortschritt und -erfolg.
Verwendete CETONI-Geräte
- Base 600
- Spritzenpumpen: 6x Nemesys Mitteldruck-Module 1000N
- Peristaltische Pumpe: 1x Perisys S
- Druckregler: 1x QmixP
- Mikromischer: KombiMix
- Software: CETONI Elements (Qmix Elements)
Literatur
Chow E., Raguse B., Della Gaspera E., Barrow S. J., Hong J., Hubble L. J., Chai R., Cooper J. S., Sosa Pintos A., Flow-controlled synthesis of gold nanoparticles in a biphasic system with inline liquid–liquid separation. React. Chem. Eng., 2020, 5, 356. DOI: 10.1039/c9re00403c
