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Michael Krispin
Stabilität von nanoskaligen Eisenoxiden und Eisenoxidlegierungen synthetisiert mittels Ferritin
Betreuer: Prof. Dr. S.R. Horn [Experimentalphysik II]
Datum der mündlichen Prüfung: 06.06.2011
137 Seiten, deutsch , ISBN: 978 3 86387 087 4
Bereits heute sind Nanomaterialien aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Dabei sind die Einsatzgebiete breit gefächert und nicht nur auf technologische Produkte beschränkt. Von grundlegendem Interesse sind die Eigenschafen von Eisenoxid-Nanopartikeln, die ein großes Potential für Anwendungen in verschiedenen Bereichen aufweisen. So wurde an Fe2O3-Nanopartikeln sowohl eine erhöhte katalytische Aktivität im Vergleich zu Volumenmaterial als auch der Effekt des Superparamagnetismus beobachtet. Aufgrund der magnetischen Eigenschaften und seiner Biokompatibilität findet Maghemit eine breite Anwendung in der Medizin. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Stabilität und Struktur von Eisenoxid-Nanopartikeln, die aus natürlichem Ferritin und remineralisiertem Apoferritin synthetisiert werden, in Abhängigkeit von den Präparationsbedingungen untersucht. Um Aussagen über die Morphologie treffen zu können wird die Rasterkraftmikroskopie (AFM) verwendet. Informationen zur chemischen Zusammensetzung werden aus Analysen mittels Photoelektronenspektroskopie (PES) und energiedispersiver Röntgenanalyse (EDX) erlangt. Röntgendiffraktion (XRD) und die Analyse der erweiterten Röntgenabsorptionsfeinstruktur (EXAFS) geben Aufschlüsse über die Kristallstruktur der untersuchten Nanopartikel. Es wird ebenso auf den Remineralisierungsprozess wie auf verschiedene Methoden zur Proteinentfernung eingegangen. Zudem wird das Potential von Ferritin für die Synthese von gemischten Metalloxid-Partikeln demonstriert. Es zeigt sich, dass Ferritin bzw. Apoferritin als Templat für die Erzeugung von monodispersen Maghemit-Nanopartikeln mit einer Größe von bis zu 6.5nm geeignet sind. Jedoch existiert zusätzlich Hämatit als Sekundärphase in Multi-Schicht-Proben nach einer Temperbehandlung bei 673K an Luft. Dabei ist die aus XRD ermittelte Kristallitgröße des Hämatits deutlich größer als der Durchmesser der Maghemit-Partikel.