DE102006045532B4

DE102006045532B4 - Verfahren zum Herstellen eines chemoaktiven Sensors und Sensor mit einer chemoaktiven Nutzschicht

Info

Publication number: DE102006045532B4
Application number: DE102006045532A
Authority: DE
Inventors: Rene Jabado; Jens Dahl Dr. Jensen; Ursus Dr. Krüger; Daniel Körtvelyessy; Volkmar Dr. Lüthen; Ralph Reiche; Michael Rindler; Raymond Ullrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: US20080182106A1; DE102006045532A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Sensors mit einer chemoaktiven Sensorschicht (520),
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Sensorschicht (520) mit einem Trägerschichtmaterial (530) aus leitfähigem Kunststoff sowie mit Nanopartikeln (540) gebildet wird, die als Katalysator wirken und zu einer Oxidation und Zerstörung der Sensorschicht sowie zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) führen, wenn ein Stoff (550), für den die Sensorschicht (520) sensibel ist, mit der Oberfläche der Sensorschicht (520) in Kontakt tritt, und
– dass eine Heizeinrichtung zum Aufheizen auf eine vorgegebene Temperatur sowie eine Messeinrichtung bereitgestellt werden, mit der sich die Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) messen lässt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter dem Begriff „chemoaktive Nutzschicht" ist im Folgenden eine Nutzschicht zu verstehen, die ihre physikalischen Eigenschaften bei Einwirken spezifischer Chemikalien, für die die Nutzschicht aktiv ist, ändert. Eine Chemoaktivität kann beispielsweise chemosensitiv sein und auf einem chemoresistiven bzw. chemisch-resistiven Effekt beruhen, durch den sich die elektrische Leitfähigkeit der Nutzschicht verändert. Auch kann eine Chemoaktivität auf einem chemokapazitiven bzw. chemisch-kapazitiven Effekt beruhen, durch den sich die elektrische Kapazität der Nutzschicht verändert. Ein chemooptischer bzw. chemisch-optischer Effekt führt beispielsweise dazu, dass sich die optischen Eigenschaften, beispielsweise die Fluoreszenzeigenschaften, der Nutzschicht ändern. Chemoaktive Nutzschichten und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise in der europäischen Offenlegungsschrift EP 1 215 485 A1 beschrieben; bei diesen Verfahren werden Verbindungsmoleküle („Linker"-Moleküle) eingesetzt, die die Selektivität der Nutzschicht erhöhen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer chemoaktiven Sensorschicht anzugeben, mit dem sich eine besonders hohe Empfindlichkeit der Nutzschicht erreichen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge staltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Unter Nanopartikeln werden im Folgenden Partikel mit einer Partikelgröße unter einem Mikrometer verstanden. Nanopartikel weisen – im Unterschied zu jeweils demselben Material ohne Nanopartikelstruktur – zum Teil sehr außergewöhnliche Eigenschaften auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei Nanopartikeln besonders groß ist; so sind beispielsweise selbst bei kugeligen Nanopartikeln bestehend aus hundert Atomen über fünfzig Atome Oberflächenatome. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem erfindungsgemäß vorgesehen wird, Nanopartikel als Katalysatoren einzusetzen. Unter einer katalytischen Wirkung innerhalb der Nutzschicht ist dabei zu verstehen, dass durch die Nanopartikel bzw. die katalytisch wirkenden Abschnitte der Nanopartikel die Reaktionsfähigkeit der Nutzschicht heraufgesetzt bzw. die für eine Reaktion erforderliche Reaktionsenergie herabgesetzt wird, ohne dass die Nanopartikel bzw. die katalytisch wirkenden Abschnitte der Nanopartikel dabei selbst an der chemischen Reaktion teilhaben. Eine katalytische Wirkung kann beispielsweise darauf beruhen, dass die Nanopartikel kurzfristig Elektronen „ausleihen", damit die chemoaktiven Stoffe der Nutzschicht, beispielsweise Polymere, oder auch andere nicht-katalytische Abschnitte der Nanopartikel die entsprechenden Reaktionen ausführen können; nach Abschluss der entsprechenden Reaktionen gelangen die Elektronen wieder zum Katalysator bzw. Katalysatorabschnitt zurück, so dass dieser sich im Ergebnis chemisch nicht verändert. Die Funktion der katalytisch wirkenden Nanopartikel bzw. der katalytisch wirkenden Abschnitte der Nanopartikel besteht also primär darin, eine verbesserte Reaktion der Nutzschicht auszulösen, nicht hingegen, selbst chemisch zu reagieren. Beispielsweise kann die katalytische Wirkung darauf beruhen, dass durch ein kurzzeitiges Zurverfügungstellen von Elektronen Elektronen-Orbitale der Nutzschicht räumlich umklappen, wobei nach dem erfolgten Umklappen der Orbitale die beim Auslösen des Umklappens mitwirkenden Elektronen wieder zum Katalysator-Nanopartikel zurückkehren. Durch die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen, katalytisch wirkenden Nanopartikel lässt sich die Empfindlichkeit der Nutzschicht gegenüber Nutzschichten ohne derartige Katalysator-Nanopartikel deutlich verbessern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Nanopartikel umhüllte Nanopartikel mit einer Kern-/Hülle-Struktur hergestellt werden, indem aus einem katalytisch wirkenden Material ein Partikelkern hergestellt wird und anschließend der Partikelkern mit einer Partikelhülle aus einem Polymermaterial beschichtet wird. Das Beschichten mit dem Polymermaterial erfolgt dabei derart, dass die Partikelhülle einen geschlossenen Polymerfilm um den jeweiligen Partikelkern bildet. Erst danach wird mit den so umhüllten Nanopartikeln die Nutzschicht gebildet. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist darin zu sehen, dass der katalytisch wirksame Teil der Nanopartikel zunächst eingebettet wird, um einen insgesamt besseren Einbau der Nanopartikel in der Nutzschicht zu erreichen und dadurch die katalytische Wirkung der Nanopartikel innerhalb der Nutzschicht zu verbessern.
Vorzugsweise wird die Partikelhülle aus einem chemoaktiven Polymer hergestellt; in diesem Fall kann nämlich beispielsweise die gesamte Nutzschicht hergestellt werden, in dem ausschließlich die umhüllten Nanopartikel auf einem Substrat aufgetragen werden, wobei die aneinander angrenzenden, umhüllten Nanopartikel die Nutzschicht bilden. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens werden also keine Nanopartikel in eine fremde Nutzschicht eingebracht, sondern stattdessen wird die Nutzschicht als solche durch vorher umhüllte Nanopartikel gebildet.
Alternativ können die umhüllten Nanopartikel auch in ein Trägerschichtmaterial unter Bildung der Nutzschicht eingebettet werden. Dabei können das Trägerschichtmaterial und das Polymermaterial der Partikelhülle identisch oder unterschiedlich sein.
Vorzugsweise weist ein solches Trägerschichtmaterial chemoaktive Nanopartikel auf, die die chemische Aktivität der Nutzschicht hervorrufen oder diese verbessern. Durch Hinzufügen geeigneter, für die jeweilige Anforderung speziell „zugeschneiderter" Nanopartikel lässt sich dann die Eigenschaft der Nutzschicht sehr gezielt einstellen. Alternativ oder zusätzlich kann das Trägerschichtmaterial selbst auch aus einem chemoaktiven Polymer bestehen, das von sich aus eine chemoaktive Wirkung entfaltet.
Nach dem Beschichten der Partikelkerne mit dem Polymermaterial der Partikelhülle kann diese ausgehärtet werden, bevor mit den umhüllten Nanopartikeln die eigentliche Nutzschicht gebildet wird. Alternativ kann das Umhüllen der Partikelkerne auch innerhalb einer Suspension derart erfolgen, dass nach dem erfolgten Einschließen der Partikelkerne in ihre jeweilige Partikelhülle mit derselben Suspension die Nutzschicht ge bildet wird; in diesem Falle ist ein vorheriges Aushärten der Partikelhülle also nicht erforderlich. Das Einhüllen in einer Suspension kann beispielsweise in einer „layer-by-layer"-Technik erfolgen, wie sie von der Firma Capsulution NanoScience AG in Berlin angeboten wird.
Eine katalytische Wirkung weisen beispielsweise Gold, Silber, Platin, Iridium, Ruthenium und Rhodium auf, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, wenn die Partikelkerne aus einem oder mehreren dieser Metalle oder aus einem Metallgemisch dieser Metalle hergestellt werden.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf einen chemoaktiven Sensor mit einer chemoaktiven Nutzschicht.
Um bei einem solchen chemoaktiven Sensor eine besonders hohe Empfindlichkeit zu erreichen, sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 12 vorgesehen.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen chemoaktiven Sensors sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer chemoaktiven Nutzschicht verwiesen, da sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die Vorteile des erfindungsgemäßen chemoaktiven Sensors im Wesentlichen entsprechen. Entsprechendes gilt für vorteilhafte Ausgestaltungen des chemoaktiven Sensors.
Ein Verfahren zum Detektieren eines Stoffes ist Gegenstand des Anspruchs 17.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
1–5 zur allgemeinen Erläuterung Beispiele für chemoaktive Sensoren und
6 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen chemoaktiven Sensor mit Heizeinrichtung, bei dem in einem Polyoleofin enthaltenden Trägerschichtmaterial Nanopartikel auf der Basis von Vanadium, Palladium, Vanadiumoxid und/oder Palladiumoxid enthalten sind.
In den 1 bis 6 werden der Übersichtlichkeit halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der 1 erkennt man ein Ausführungsbeispiel für einen chemoaktiven Sensor 10, der mit einem Substrat 20 sowie einer chemoaktiven bzw. chemisch-aktiven Nutzschicht 30 ausgestattet ist. Die chemoaktive Nutzschicht 30 besteht aus einem Trägerschichtmaterial 40 mit chemoaktiver Wirkung. Beispielsweise ist das Trägerschichtmaterial 40 chemoresistiv; dies bedeutet, dass es in Abhängigkeit von der Konzentration eines auf die Oberfläche 50 der chemoaktiven Nutzschicht 30 einwirkenden, zu detektierenden chemischen Stoffes 60 seinen elektrischen Widerstand ändert. Durch Anlegen einer entsprechenden Spannung und durch Messen des resultierenden Stromflusses durch das Trägerschichtmaterial 40 lässt sich dann die Konzentration des zu detektierenden chemischen Stoffes 60 im Bereich der Oberfläche 50 detektieren.
Wie sich in der 1 darüber hinaus erkennen lässt, sind in der chemoaktiven Nutzschicht 30 Nanopartikel 70 mit einem katalytisch wirkenden Partikelkern 80 enthalten, der eine katalytische Wirkung entfaltet. Unter einer katalytischen Wirkung ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Partikelkerne 80 mit dem zu detektierenden chemischen Stoff 60 selbst keine chemische Verbindung eingehen; die Funktion der katalytisch wirkenden Partikelkerne 80 beschränkt sich darauf, die Empfindlichkeit der Nutzschicht 30 zu verbessern. Eine solche Empfindlichkeitsverbesserung kann beispielsweise dadurch auftreten, dass die Partikelkerne 80 Elektronen zur Verfügung stellen bzw. zwischenzeitlich aufnehmen, wodurch die chemische Andockfähigkeit bzw. Reaktionsfähigkeit zwischen dem chemoaktiven Trägerschichtmaterial 40 und dem zu detektierenden chemischen Stoff 60 verbessert wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Partikelkerne 80 ausschließlich katalytisch wirken, ist sichergestellt, dass sich diese während des Betriebs des chemoaktiven Sensors 10 selbst nicht verbrauchen können.
Wie sich in der 1 darüber hinaus erkennen lässt, weisen die Nanopartikel 70 jeweils eine Kern-/Hüllestruktur auf. Dies bedeutet, dass jedes Nanopartikel 70 neben dem bereits erwähnten Partikelkern 80 jeweils mit einer den Partikelkern 80 einschließenden Partikelhülle 90 ausgestattet ist. Wie bereits erwähnt, besteht der Partikelkern 80 aus einem Stoff, der eine katalytische Wirkung hervorruft. Die Partikelhülle 90 besteht aus einem Polymer, das derart ausgewählt wird, dass es den Einbau der Nanopartikel 70 in das Trägerschichtmaterial 40 vereinfacht bzw. verbessert, so dass diese ihre katalytische Wirkung voll entfalten können.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Polymermaterial bzw. dem Polymermantel 90 der Nanopartikel 70 um ein und dasselbe Material wie das Trägerschichtmaterial 40. Dies bedeutet, dass auch die Partikelhülle 90 selbst chemoaktiv ist und auch selbst zur chemischen Aktivität bzw. Reaktionsfähigkeit der Nutzschicht 30 beiträgt.
Alternativ kann im Übrigen auch ausschließlich die Partikelhülle 90 chemoaktiv sein und allein die Reaktionsfähigkeit der Nutzschicht 30 begründen; in diesem Falle wäre also das Trägerschichtmaterial 40 beispielsweise chemisch inaktiv.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für einen chemoaktiven Sensor 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf einem Substrat 20 eine chemoaktive Nutzschicht 30 aufgebracht, die ausschließlich durch umhüllte Nanopartikel 70 gebildet ist. Jedes der umhüllten Nanopartikel 70 weist jeweils einen Partikelkern 80 aus einem katalytisch wirkenden Material wie z. B. Gold, Silber, Platin, Iridium, Ruthenium oder Rhodium bzw. einem Gemisch dieser Materialien auf. Die Partikelhüllen 90 der umhüllten Nanopartikel 70 bestehen jeweils aus einem chemoaktiven Polymermaterial, das zur Detektion eines auf die Oberfläche 50 des chemoaktiven Sensors 10 einwirkenden, zu detektierenden Stoffes 60 entsprechend sensibel ist und seine physikalischen Eigenschaften, beispielsweise seinen Widerstand, seine Kapazität oder seine optischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Konzentration des zu detektierenden chemischen Stoffes 60 ändert.
Ein wichtiger Aspekt des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die chemoaktive Nutzschicht 30 ausschließlich durch die umhüllten Nanopartikel 70 gebildet ist und dass demgemäß kein weiteres Trägerschichtmaterial zum Bilden der Nutzschicht erforderlich ist. Fakultativ können die umhüllten Nanopartikel 70 mit einem Bindemittel bzw. Klebstoff miteinander verbunden sein, um die Schichtstabilität zu verbessern.
In der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für einen chemoaktiven Sensor 10 gezeigt.
Auf einem Substrat 20 des Sensors 10 befindet sich eine chemoaktive Nutzschicht 30. In einem chemoaktiven oder chemoinaktiven Trägerschichtmaterial 40 sind chemoaktive Nanopartikel 100 eingebracht. Bei dem Trägerschichtmaterial 40 kann es sich beispielsweise um ein Polymer handeln. Die chemoaktiven Nanopartikel 100 arbeiten anschaulich nach einem Schlüssel-Schlossprinzip; dies bedeutet, dass der chemische Stoff 60 an die chemoaktiven Nanopartikel 100 chemisch andocken kann.
Die Funktion der chemoaktiven Nanopartikel 100 besteht darin, die physikalischen Eigenschaften der chemoaktiven Nutzschicht 30 in Abhängigkeit von der Konzentration des zu detektierenden chemischen Stoffes 60 zu verändern; beispielsweise wird der elektrische Widerstand der chemoaktiven Nutzschicht 30 in Abhängigkeit von der Konzentration des zu detektierenden chemischen Stoffes 60 beeinflusst, was sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung mit Hilfe einer Spannungsquelle 110 und Messen des entsprechenden Stromes I durch die chemoaktive Nutzschicht 30 feststellen lässt.
Um die Empfindlichkeit der chemoaktiven Nutzschicht 30 zu erhöhen, sind an die chemoaktiven Nanopartikel 100 jeweils katalytisch wirkende Nanopartikel 70 chemisch angedockt bzw. mit diesen chemisch verbunden; dies bedeutet, dass die katalytisch wirkenden Nanopartikel 70 mit den chemoaktiven Nanopartikeln 100 zusammenwirken. Ein solches Zusammenwirken besteht beispielsweise darin, dass die katalytisch wirkenden Nanopartikel 70 kurzzeitig Elektronen zur Verfügung stellen bzw. blockieren, um eine chemische Reaktion zwischen dem jeweils zugeordneten chemoaktiven Nanopartikel 100 und dem zu detektierenden chemischen Stoff 60 zu verbessern.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 sind die katalytisch wirkenden Nanopartikel 70 jeweils in einer Kern-/Hüllestruktur ausgebildet; dies bedeutet, dass jedes Nanopartikel 70 jeweils einen katalytisch wirkenden Partikelkern 80 sowie einen den Partikelkern 80 umgebenden Polymermantel 90 aufweist. Die Funktion des Polymermantels 90 besteht darin, die Einbaufähigkeit der Nanopartikel 70 in das Trägerschichtmaterial 40 zu verbessern.
In der 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für einen chemoaktiven Sensor dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ge mäß 4 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind in das Trägerschichtmaterial 40 Nanopartikel 120 eingefügt, die keine Kern-/Hüllestruktur aufweisen. Im Unterschied zu den Nanopartikeln 70 gemäß 1 bestehen die Nanopartikel 120 also ausschließlich aus einem katalytisch wirkenden Material, wie beispielsweise Gold, Silber, Platin, Iridium, Ruthenium oder Rhodium oder einem Gemisch dieser Metalle.
In der 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel für einen chemoaktiven Sensor 10 dargestellt. Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, dass anstelle der umhüllten katalytisch wirkenden Nanopartikel 70 Nanopartikel 120 ohne Kern-/Hüllestruktur eingesetzt sind. Die Nanopartikel 120 bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren der bereits erwähnten katalytisch wirkenden Metalle.
In der 6 ist ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Sensor dargestellt. Man erkennt einen Träger 500 aus Metall, der mittels einer nicht weiter dargestellten Heizeinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur von beispielsweise 200°C aufgeheizt wird. Der Träger 500 ist mit einer Isolatorschicht 510 beschichtet, auf der als chemoaktive Chemoresistor-Nutzschicht eine Sensorschicht 520 aufgetragen ist. Die Sensorschicht 520 weist Trägerschichtmaterial 530 aus leitfähigem Kunststoff, beispielsweise aus oder mit Polyoleofin, sowie Nanopartikel 540 aus bzw. mit Vanadium, Palladium, Vanadiumoxid und/oder Palladiumoxid auf, die als Katalysator wirken.
Der Sensor gemäß 6 wird wie folgt betrieben: Zunächst wird mit der Heizeinrichtung der Träger 500 auf die vorgege bene Temperatur von beispielsweise 200°C aufgeheizt. Tritt nun ein Stoff bzw. Analyt 550, für das die Sensorschicht 520 sensibel ist, mit der Oberfläche der Sensorschicht in Kontakt, so wird aufgrund der Katalysatoreigenschaften der Nanopartikel eine Oxidation der Sensorschicht 520 erfolgen, wodurch diese komplett zerstört werden wird. Im Ergebnis wird sich dadurch der elektrische Widerstand der Sensorschicht 520 deutlich erhöhen, was durch eine entsprechende Messung festgestellt werden kann.
Der Gedanke beim Ausführungsbeispiel gemäß 6 besteht darin, dass Katalysatoren auf der Basis von Vanadium oder Palladium bzw. Vanadiumoxid, Palladiumoxid oder Titanoxid bei Einwirken des zu detektierenden Analyten in einem Polymer bzw. Kunststoff zu einer Oxidationsreaktion führen können. Durch eine solche Oxidation wird das Polymer bzw. der Kunststoff hinsichtlich seiner Molekularstruktur zerbrochen bzw. durch Verbrennung komplett zerstört, und der elektrische Widerstand des Materials wird deutlich erhöht. Aufgrund der Zerstörung sind derartige Sensoren zwar nur für einen einmaligen „positiv" verlaufenden Detektionsvorgang geeignet, jedoch ist die Empfindlichkeit dieser Sensoren sehr hoch, so dass sie beispielsweise zum Aufspüren von Drogen oder Sprengstoff eingesetzt werden können; auch eine einmalige pH-Messung als „Lackmusprobe" wäre ein mögliches Einsatzgebiet.
Selbstverständlich können die Nanopartikel 540 alternativ auch eine Kern-/Hüllestruktur mit einer Polymermantelschicht aufweisen, wobei der Kern der Nanopartikel 540 Vanadium, Palladium, Vanadiumoxid und/oder Palladiumoxid enthält.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Sensors mit einer chemoaktiven Sensorschicht (520), dadurch gekennzeichnet, – dass die Sensorschicht (520) mit einem Trägerschichtmaterial (530) aus leitfähigem Kunststoff sowie mit Nanopartikeln (540) gebildet wird, die als Katalysator wirken und zu einer Oxidation und Zerstörung der Sensorschicht sowie zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) führen, wenn ein Stoff (550), für den die Sensorschicht (520) sensibel ist, mit der Oberfläche der Sensorschicht (520) in Kontakt tritt, und – dass eine Heizeinrichtung zum Aufheizen auf eine vorgegebene Temperatur sowie eine Messeinrichtung bereitgestellt werden, mit der sich die Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) messen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – als Nanopartikel umhüllte Nanopartikel mit einer Kern-/Hüllestruktur hergestellt werden, indem aus einem in der Sensorschicht katalytisch wirkenden Material ein Partikelkern (80) hergestellt wird und anschließend der Partikelkern mit einer Partikelhülle (90) aus einem Polymermaterial derart beschichtet wird, dass die Partikelhülle einen geschlossenen Polymerfilm um den jeweiligen Partikelkern bildet, und – erst anschließend mit den umhüllten Nanopartikeln die Sensorschicht gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Partikelhülle aus einem chemoaktiven Polymer hergestellt wird und – die umhüllten Nanopartikel auf einem Substrat (20) aufgetragen werden und die Nutzschicht durch die aneinander angrenzenden, umhüllten Nanopartikel gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllten Nanopartikel in ein Trägerschichtmaterial (40) unter Bildung der Sensorschicht eingebettet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerschichtmaterial und das Polymermaterial der Partikelhülle identisch sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerschichtmaterial und das Polymermaterial der Partikelhülle unterschiedlich sind.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerschichtmaterial chemoaktive Nanopartikel aufweist, die eine chemische Aktivität der Sensorschicht hervorrufen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerschichtmaterial aus einem chemoaktiven Polymer besteht.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial der Partikelhülle ausgehärtet wird, bevor mit den umhüllten Nanopartikeln die Sensorschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umhüllen der Partikelkerne in einer Suspension erfolgt und nach dem Umhüllen der Partikelkerne mit der Suspension die Sensorschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelkerne aus Gold, Silber, Platin, Iridium, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Vanadium, Vanadiumoxid, Palladiumoxid oder einem Gemisch dieser Materialien hergestellt werden.
Chemoaktiver Sensor (10) mit einer chemoaktiven Sensorschicht, dadurch gekennzeichnet, dass – die Sensorschicht (520) Trägerschichtmaterial (530) aus leitfähigem Kunststoff sowie Nanopartikel (540) umfasst, die als Katalysator wirken und zu einer Oxidation und Zerstörung der Sensorschicht sowie zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) führen, wenn ein Stoff (550), für den die Sensorschicht (520) sensibel ist, mit der Oberfläche der Sensorschicht (520) in Kontakt tritt, und – eine Heizeinrichtung zum Aufheizen auf eine vorgegebene Temperatur sowie eine Messeinrichtung vorhanden ist, mit der sich die Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) messen lässt.
Chemoaktiver Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht umhüllte Nanopartikel aufweist, die einen Partikelkern (80) aus einem katalytisch wirkenden Material und eine den Partikelkern umschließende Partikelhülle (90) aus einem Polymermaterial aufweisen.
Chemoaktiver Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht durch aneinander angrenzende umhüllte Nanopartikel gebildet ist.
Chemoaktiver Sensor nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelkerne aus Gold, Silber, Platin, Iridium, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Vanadium, Vanadiumoxid, Palladiumoxid oder einem Gemisch dieser Materialien bestehen.
Chemoaktiver Sensor nach einem der Ansprüche 12–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht Polyoleofin enthält oder aus dieser besteht.
Verfahren zum Detektieren eines Stoffes (550), dadurch gekennzeichnet, dass – eine Sensorschicht (520) mit einer Heizeinrichtung auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, – wobei die Sensorschicht (520) Trägerschichtmaterial (530) aus leitfähigem Kunststoff sowie Nanopartikel (540) aufweist, die als Katalysator wirken und zu einer Oxidation und Zerstörung der Sensorschicht sowie zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht (520) führen, wenn ein Stoff (550), für den die Sensorschicht (520) – sensibel ist, mit der Oberfläche der Sensorschicht (520) in Kontakt tritt, und – der Stoff detektiert wird, wenn eine Erhöhung des elektrischen Widerstands der Sensorschicht gemessen wird.