Dr. Vasile-Dan Hodoroaba am Elektronenrastermikroskop

Dr. Vasile-Dan Hodoroaba arbeitet am Elektronenrastermikroskop (REM).

Quelle: BAM

In vielen Produkten stecken zunehmend winzige Nanopartikel: Sonnencremes, Zahnpasta und Beton sollen damit besser fließen, es gibt sie in beschichteten Oberflächen für Solarzellen oder in medizinischen Kontrastmitteln. Neben Nahrungsmitteln müssen bisher nur Kosmetika EU-weit gekennzeichnet werden, wenn sie Teilchen unter 100 Nanometer Größe enthalten. Denn noch ist nicht endgültig geklärt, ob Nanopartikel für Mensch und Umwelt wirklich ungefährlich sind.

Diese Frage müssen im Einzelfall Toxikologen beantworten. Sie benötigen für ihre Analysen jedoch Kenntnisse über die Beschaffenheit von Nanopartikeln. Dr. Wolfgang Unger und sein Kollege Dr. Vasile-Dan Hodoroaba vom Fachbereich Oberflächenanalytik und Grenzflächenchemie forschen daran, wie man Nanoteilchen charakterisieren kann.

Die BAM optimiert Analyseverfahren

Dr. Hodoroaba platziert dazu Nanoteilchen auf einer dünnen Membran, die für Elektronen durchlässig ist, und beschießt sie mit einem fokussierten Elektronenstrahl. Der Vorteil dieses Transmissionsmodus oder auch T-SEM ist, dass die Strahlung durch Probe und Membran hindurchdringt und so auch die innere Struktur einzelner Nanopartikel zusätzlich zu der konventionellen Oberflächenmorphologie am REM bestimmt werden kann. Nanopartikel können innen hohl, kompakt oder porös sein. Möglich sind auch Kern-Schale-Nanopartikel oder Verbundmaterialien aus mindestens zwei Komponenten.

Die BAM Forscher arbeiten nun an verschiedenen Verfahren, um mit dieser Methode nicht nur einzelne Nanoteilchen, sondern eine große Anzahl automatisch vermessen und analysieren zu können. In Zukunft wollen die Wissenschaftler noch einen Schritt weiter gehen: Mithilfe der Röntgenspektroskopie wollen sie auch die chemische Zusammensetzung der Nanopartikel erforschen. Sie konnten bereits Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Titan in einzelnen Nanopartikeln nachweisen. Für ein standardisiertes, in jedem analytischen Labor verfügbares Verfahren bedarf es allerdings noch weiterer Forschungsarbeit.

Von der BAM sichtbar gemacht: Titandioxid-Nanopartikel in Hochleistungssolarzellen mit bi-pyramidaler Form

Von der BAM sichtbar gemacht: Titandioxid-Nanopartikel in Hochleistungssolarzellen mit bi-pyramidaler Form

Quelle: BAM

Referenzverfahren und Normung

Die BAM entwickelt und optimiert nicht nur Analyseverfahren, sondern bietet auch Referenzmaterialien an. Davon profitieren auch Unternehmen, die mithilfe standardisierter Methoden die Anzahl und Größe der Nanopartikel in ihren Produkten exakt nachweisen können. Darüber hinaus beteiligt sich die BAM an der Entwicklung und Definition europäischer und internationaler (ISO) Normen mit der Unterstützung von DIN. Klare Regeln und eine Vereinheitlichung der Nanonormen dienen Behörden und Verbraucherschützern als Grundlage für Analysen, Warnhinweise und Kennzeichnungspflichten.

Die BAM hilft damit verschiedenen Interessensgruppen, die Sicherheit und Risiken von Produkten mit Nanomaterial besser einschätzen zu können.