Kolloidchemie - Prof. Koetz

Nanopartikelbildung in Polyelektrolyt-modifizierten Mikroemulsionen

Mikroemulsionen sind thermodynamisch stabile Öl/Wasser/Tensid Gemische, wobei die Tröpfchendimension extrem klein ist (Tröpfchendurchmesser kleiner 20 nm). Im Fall einer Wasser-in-Öl Mikroemulsion sind dabei die winzig kleinen Wassertröpfchen von einer "Tensidhaut" umgeben, wobei die hydrophilen Kopfgruppen in die Wasserphase und die hydrophoben "Schwänze" in die Ölphase ragen. Man kann diese winzig kleinen Wassertröpfchen nun als Nanoreaktoren nutzen, indem man gezielt Reaktionen in den Tröpfchen durchführt. Mischt man beispielsweise zwei Mikroemulsionen mit unterschiedlichen Reaktionspartnern, so enstehen nanostrukturierte Reaktionsprodukte. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Umsetzung von BaCl2 und Na2SO4 zu unlöslichem BaSO4. Das Problem bei dieser Verfahrensweise besteht jedoch in der nicht ausreichenden Stabilität der Tensidhaut, so dass das Wachstum der Partikel oft über die Tröpfchengröße hinausgeht und uneinheitlich große Partikel resultieren.

Basierend auf diesem Kenntnisstand haben wir zunächst versucht Polyelektrolyte in die Mikroemulsion einzubringen, um einerseits die Stabilität der Tensidhaut zu erhöhen und andererseits auf den Partikelwachstumsprozess regulierend einzuwirken. Über elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Tensid und Polyelektrolyt können sowohl die Konformation als auch die örtliche Lage des Polymers im Mikroemulsionströpfchen gezielt beeinflusst werden, wie MD-Simulationen belegen.

Benutzt man derartige Mikroemulsionen als Templatphase, können Nanopartikel mit extrem kleinen Partikeldimensionen hergestellt werden.


Bild 4: HRTEM-Aufnahme von sphärischen Goldnanopartikeln.