2,108 Works

P4.08 - Detection of metal ions using fluorescent gold nanoclusters

M. Vogel, S. Matys, K. Pollmann & J. Raff
S-layer proteins appear to be suitable for wide variety of different technical applications due to their distinctive physico-chemical properties and their multifunctionality. Since several years the focus has been placed especially on their potential use for biosensor applications. There are many approaches under investigation to develop sensors that are highly specific and sensitive as well as robust, reliable and not expensive. Optical methods currently appear an attractive solution. Colloidal gold nanoparticle suspensions as sensory active...

P4.07 - Funktionserhaltende Immobilisierung RFP-exprimierender Sensorhefen in transparente Spot-Arrays aus Silikat-Biopolymer Kompositgelen

U. Soltmann, G. Rode, H. Haufe, L. Schuster, H. Börnick & E. Worch
Vorgestellt werden Ergebnisse zur Nutzung von SiO2-Alginat-Gelen zur funktionserhaltenden Immobilisierung von Sensorhefen in Array- oder Schichtstrukturen, über die eine einfache Integration von Sensorzellen in die technische Sensorumgebung gewährleistet werden soll. Zielstellung war die Realisierung einer gezielten, ortsfesten Ablage von Sensorzellen bei Gewährleistung einer hohen Transparenz der Gelmatrix, Erhalt einer hohen Vitalität und Erhalt des Ansprechverhaltens der Zellen auf die spezifischen Zielschadstoffe oder Hefepheromone. Zusammengefasst konnten mit dem vorgestellten Immobilisierungssystem sehr hohe Überlebensraten der Sensorzellen bei...

P4.06 - Herstellung und Charakterisierung eines neuen keramischen Komposit-Festelektrolyts

J. Yao, J. Zosel, W. Oelßner & M. Mertig
Komposite aus Festelektrolyten und Isolatoren bieten neue Möglichkeiten, Materialien mit hohen Sauerstoffionenleitfähigkeit zu erhalten [1], da durch Spannungen an den Korngrenzen zwischen Elektrolyt und Isolator deutlich höhere Leitfähigkeiten als im Bulk des Elektrolyts auftreten können. Deshalb wurden Komposite aus Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC) und Magnesiumoxid (MgO) entwickelt. Eine Mischung dieser beiden Komponenten wurde nach [2] hergestellt und gesintert. Die Strukturen der Proben wurden durch Röntgenbeugungs- und Transmissionselektronenmikroskopie charakterisiert [3].

P4.05 - Kolorimetrisches Sensorprinzip zur Detektion von Wertund Schadstoffen in wässrigen Systemen

A. Blüher, J. Jung & G. Cuniberti
Zur Detektion von metallischen Ionen in wässrigen Systemen wurde ein Sensorprinzip auf kolorimetrischer Basis mit biofunktionalisierten Goldnanopartikeln (AuNP) entwickelt. Die kolorimetrische Detektion der Analyten erfolgte mit drei unterschiedlichen Oberflächenproteinen (SSchichten) der Bakterienarten, Lysinibacillus sphaericus JG-A12, Lysinibacillus sphaericus JG-B53 und Sporosarcina ureae ATCC 13881. Die Funktionalisierung von AuNP mit diesen S-Schichtproteinen wurde erfolgreich gezeigt. Mit den daraus resultierenden biohybriden, sensorisch aktiven Suspensionen wurden verschiedene Analytlösungen, wie unter anderem Yttrium(III)-chlorid, Kupfer(II)-nitrat, Kupfer(II)-sulfat und Tetrachlorogold(III)-säure, auf ihre Selektivität...

P4.04 - Voltammetrische Bestimmung von Cu(II)- und In(III)-Ionen an modifizierten All-Solid-State-Dickschichtelektroden auf Graphitbasis

J. Schwarz, K. Trommer, F. Gerlach & M. Mertig
Festkontaktierte, siebdruckgefertigte All-Solid-State(ASS)-Elektroden auf Basis von Graphit wurden für die empfindliche voltammetrische Bestimmung der strategisch wichtigen Metallionen In(III) und Cu(II) entwickelt. Die Modifizierung der graphithaltigen Transducer erfolgte elektrochemisch durch In-situ-Beschichtungen mit Bismutfilmen für In(III)-Bestimmungen und mit Antimonfilmen für Cu(II)-Bestimmungen in optimierten Elektrolyten mit definierten pH-Werten. Weiterhin wurden durch Auftropfen (Drop-Casting) des Komplexbildners 1-(2-Pyridylazo)-2-naphtol (PAN) und des kationenaustauschenden Polymers Nafion® ASS-Elektroden für die Cu(II)-Bestimmung präpariert. Referenz- und Gegenelektrode wurden mittels Siebdruck von Graphit- und AgCl-haltigen Pasten...

P4.03 - Signalkompensation mittels Gate-Potential bei gassensitiven Feldeffekttransistoren

M. Bastuck, C. Daut & A. Schütze
In dieser Arbeit wird ein Kompensationsbetrieb für gassensitive Feldeffekttransistoren implementiert, indem der Strom durch den Sensor mittels Regelung des Gate-Potentials konstant gehalten wird. Die Änderung im Gate-Potential spiegelt dabei direkt die Änderung des Potentials der Sensoroberfläche durch das Gas wider. Im Vergleich mit dem nicht kompensierten Betriebsmodus, d. h. direkte Messung des Stroms ohne Beeinflussung des Gate-Potentials, weist der kompensierte Modus eine bessere relative Sensorantwort bei größeren Konzentrationen und ein deutlich lineareres Verhalten sowohl im...

P4.02 - Novel sensor for long-term monitoring of ammonia in gas phase

K. Gawlitza, C. Tiebe, U. Banach, R. Noske, M. Bartholmai & K. Rurack
Because ammonia and its reaction products can cause considerable damage to human health and ecosystems, there is a need for reliably operating and reversibly interacting sensor materials to monitor traces of gaseous ammonia in ambient air, which at best can be used on-site for in-the-field measurements. Herein, the development of a sensor material for gaseous ammonia in the lower ppm to ppb range using optical fluorescence as transduction mechanism is presented. A fluorescent dye, which...

P4.01 - Sol-Gel-Synthese von aluminiumdotiertem Zinkoxid für UVunterstützte resistive Raumtemperatur-Stickoxidsensoren

R. Wagner, D. Schönauer-Kamin & R. Moos
Über die Sol-Gel-Route wurden Zinkoxide (ZnO) mit Aluminiumgehalten von 0 % bis 5 % hergestellt. Durch eine XRD-Analyse konnte einphasiges Zinkoxid nachgewiesen werden. Aus den Pulvern wurden Pasten hergestellt, welche auf ein Aluminiumoxidsubstrat, bedruckt mit einer Interdigitalelektrodenstruktur, aufgebracht wurden. Die so hergestellten Sensoren zeigten ein großes Sensorsignal bei Raumtemperatur, hervorgerufen durch Beaufschlagung mit NO2. Wird der Sensor zusätzlich mit UV-Licht einer Wellenlänge von 365 nm bestrahlt, so verringern sich die Ansprech- und Abklingzeit des Sensorsignals....

P3.07 - Impedanzspektroskopie zur Verfolgung der metabolischen Aktivität von Saccharomyces cerevisiae mit interdigitalen Platindickschichtelektroden

J. Posseckardt, C. Schirmer, A. Kick, K. Rebatschek, T. Lamz & M. Mertig
Die Impedanzspektroskopie ermöglicht in situ eine schnelle sowie zerstörungsfreie Charakterisierung lebender Zellen, was beispielsweise für die Referenzierung von Messwerten von Bedeutung ist. Zur Detektion lebender Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) mittels Impedanzspektroskopie wurden hier interdigitale Platindickschichtelektroden verwendet. Dabei wurde die komplexe Impedanz in einem Bereich zwischen 0,01 Hz und 1 MHz sowohl für Elektroden mit lebenden als auch Hitzeinaktivierten Hefezellen, suspendiert in Nährmedium bzw. immobilisiert in Agar über einen Zeitraum von 300 min bestimmt. Für ein besseres...

P3.06 - Immobilisierung und Bioelektrokatalyse Porphyrinbasierter Katalysatoren

B. Neumann, M. Schwalbe & U. Wollenberger
Das hier präsentierte Projekt beschäftigt sich mit biomimetischen Katalysatoren für die Sauerstoff- und Wasserstoffperoxidreduktion und deren Elektrokatalyse. Die biomimetischen Peroxidasen besitzen einen Porphyrinkomplex als katalytisch aktives Zentrum und sind entweder von natürlichen Hämproteinen abgeleitet oder chemisch synthetisiert. Die Katalysatoren wurden auf leitfähigen Unterlagen immobilisiert und die elektrokatalytische Reduktion von Wasserstoffperoxid untersucht. Schwerpunkt der Studien war die Immobilisierung von Mikroperoxidase-11 auf mesoporösen Metalloxid-Dünnschicht-Elektroden und der Vergleich mit einem synthetischen Pendant. Die optische Transparenz der Elektroden ermöglichte...

P3.05 - Reduktion der Ansprechzeit Hydrogel-basierter Sensoren

S. Binder, A. T. Krause & G. Gerlach
Die Leistungsfähigkeit Hydrogel-basierter Sensoren im Vergleich zu herkömmlichen biochemischen Sensoren ist bislang vor allem durch deren lange Ansprechzeiten eingeschränkt. Ursache der hohen Zeitkonstanten sind die für Polymere bzw. Hydrogele typischen Diffusionsprozesse, welche beim Quellen und Entquellen des Hydrogels als chemomechanischem Wandler zum Tragen kommen. In dieser Arbeit soll die Anwendung der Kraftkompensationsmethode dem entgegenwirken. Dazu wird in Verbindung mit einem MEMS-Drucksensor als mechanoelektrischem Wandler eine neue Methode der Kraftkompensation vorgestellt. Grundlage dieses Ansatzes bildet ein...

P3.04 - Herstellung und Charakterisierung von mittels PLD-Technik gefertigten Bor-dotierten Kohlenstoffelektroden

M. Decker, D. Haldan, P. Teichmann, W. Vonau & S. Weißmantel
Mittels Laserpulsabscheidung ist es gelungen, Bor-dotierte Kohlenstoffelektroden auf Siliziumdioxid-Substraten abzuscheiden. Als Haftvermittler kamen 100 nm dicke Schichten aus Wolframcarbid oder Borcarbid zum Einsatz. Eine 500 nm Platinschicht diente als leitendes Material zur Kontaktierung der Sensoren. Im nächsten Schritt wurden jeweils Bor-dotierte Kohlenstoffschichten mit einer Dicke von 2 μm abgeschieden. Es wurden Kohlenstofftargets mit variierenden Borgehalten verwendet, um Elektroden mit unterschiedlichen Eigenschaften zu generieren. Zur Verkapselung der Leiterbahnen wurde im abschließenden Prozessschritt Aluminiumoxid mit einer Dicke...

P3.03 - Eigenschaften von Samariumsulfidschichten für Sensoranwendungen

A. Delan, R. Ngoumeni, K. Vondkar, D. Glöß & G. Gerlach
Samariummonosulfid (SmS) ist ein Typ-n-Halbleiter mit einer Energielücke von etwa 0,2 eV. Es weist eine Reihe besonderer Eigenschaften hinsichtlich seiner Energiebandstruktur auf, aus der sich ein starker Einfluss mechanischer Effekte auf den Widerstand und ausgezeichnete optische Schalteigenschaften ergeben. Damit ist SmS für verschiedene Anwendungen in der Sensorik (z.B. Drucksensoren, Dehnungsmessstreifen) und in der Optik interessant. Dieser Beitrag stellt die Herstellung von SmS-Targets für die Abscheidung dünner SmS-Schichten mittels Magnetron-Sputtern vor. Die SmS-Schichten werden bzgl. der...

P3.01 - Funktionelle Glasmembranen für elektrochemische Sensoren in Dünnfilmtechnik

F. Gerlach, K. Ahlborn, H. Iken, T. Bronder, M. J. Schöning & W. Vonau
Ziel des Projektes ist die Entwicklung geeigneter Dünnfilmtechnologien zur Herstellung von neuartigen ionensensitiven und redoxsensitiven Strukturen auf der Basis silikatischer Gläser sowie deren Fertigung und Charakterisierung. In diesem Beitrag werden Vorteile, Möglichkeiten und Grenzen der Erzeugung von silikatischen Schichtstrukturen mittels der gepulsten Laserablation (PLD) [1,2] aufgezeigt. Für die Charakterisierung der sensitiven Schichtstrukturen wurden verschiedene röntgenbasierte Verfahren, wie z.B. Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenfluoreszenzanalyse (μ-RFA) und Röntgendiffraktometrie (XRD) [3] herangezogen.

P2.12 - Ein Indikatorpapier für Kohlenmonoxid

M. Bergmann, M. Egert & H. Plenio
Ein dünner Film aus Poly-([IrCl(cod)(NHC-onbe)]n-(propyl-onbe)m) (onbe = Oxanorbornen) auf Filterpapier reagiert quantitativ mit Kohlenmonoxid zu 1,5-Cyclooktadien, dessen unangenehmer Geruch durch das menschliche Geruchssystem mit sehr hoher Empfindlichkeit wahrgenommen werden kann. Das geruchlose, aber toxische Kohlenmonoxid wird so in den charakteristischen Geruch von 1,5-Cyclooktadien "übersetzt". Mit Hilfe dieses Indikatorpapieres ist es möglich, die Anwesenheit von Kohlenmonoxid zu riechen.

P2.11 - Lichtbasierter Sensor zur kontinuierlichen Bestimmung von Chlordioxid

S. Holz & A. Glukhovskoy
Im Rahmen des Projektes "Lichtbasierte Analytik zur Bestimmung der Konzentration von Chlordioxid" (LAClO2) wurde ein neuartiger Sensor zur Überwachung der Aufbereitung von Brauch-, Prozess- und Trinkwasser entwickelt und hergestellt. Im Wesentlichen zeichnet sich der Sensor neben seiner hervorragenden Integrierbarkeit in die vorhandene Anlagentechnik und EDV Struktur, durch die hohe Breitbandtauglichkeit und Kompaktheit des Systems aus. Das patentierte photometrische Messsystem erlaubt eine sehr genaue pH- und temperaturunabhängige und somit besonders resiliente Erfassung der Chlordioxidkonzentration. Die praktische...

P2.10 - "In-situ microscopy for real-time determination of singlecell size distribution and activity in microbial cultures"

A. Marbà-Ardébol, J. Emmerich, P. Neubauer & S. Junne
A photo-optical in-situ microscopy device was adapted and applied to monitor morphological features of single cells directly in the cell suspension of bioreactors. The real-time measurement is conducted by coupling of the photo-optical probe to an automated image analysis. Several parameters, which are gained from the captures of the microscope, can be related to process relevant features like growth, cell activity and lipid content in algae and yeast cultivations. Moreover, the single-cell distribution of several...

P2.09 - Laser-based in situ backreflection analysis of the particle size distribution in the liquid phase of bioprocesses

S. Junne, C. Barilaro & P. Neubauer
A novel method for the determination of the particle and cell-size distribution is adapted for the optimization of feedstock pre-treatment and measurement of the fluid phases of mono-cultivation and complex anaerobic digestion bioprocesses. The method relies on laserlight backreflection of particles, which are hit by a rotating focus beam. Due to the different patterns of backreflection at the edges cores of particles, sizes of them can be determined in situ.

P2.08 - Advanced inertial position tracking of sensor particles in fluid flows of large industrial containers

S. S. Arefin, S. F. Reinecke & U. Hampel
In this paper, a concept for inertial position tracking of flow following sensor particles based on data fusion of inertial sensors is presented. The employed data fusion technique is quaternion based and uses an extended Kalman filter algorithm. A generalized sensor system kinematics has been developed to test the filter algorithm where three data conditions have been considered. Eventually, first simulation results are compared which shows the performance of the filter regarding sensor drift and...

P2.07 - Mathematical and Statistical Tools for Online NMR Spectroscopy in Chemical Processes

S. Kern, S. Guhl, K. Meyer, L. Wander, A. Paul & M. Maiwald
Monitoring chemical reactions is the key to chemical process control. Today, mainly optical online methods are applied, which require excessive calibration effort. NMR spectroscopy has a high potential for direct loop process control while exhibiting short set-up times. Compact NMR instruments make NMR spectroscopy accessible in industrial and harsh environments for advanced process monitoring and control, as demonstrated within the European Union’s Horizon 2020 project CONSENS. We present a range of approaches for the automated...

P2.06 - Mikrowellensensoren und –messtechnik zum kontaktlosen Monitoring biotechnologischer Prozesse

T. Nacke, R. Klukas, D. Martin & Y. Zaikou
Für ein effizientes Monitoring von Fermentationsprozessen ist die kontaminationsfreie messtechnische Erfassung des Prozessverlaufs unerlässlich. In diesem Beitrag wird eine Mikrowellensensorik zur kontaktlosen Bestimmung der frequenzabhängigen Permittivität und Leitfähigkeit von Fermentationsmedien vorgestellt. Da Mikrowellen (MW) ohne größere Dämpfung Kunststoffe durchdringen, lassen sich Messanordnungen realisieren, die ohne direkten Kontakt mit den zu untersuchenden Medien funktionsfähig und langzeitstabil anwendbar sind. MW-Sensoren können z.B. direkt an der Außenhülle eines Fermenters angebracht werden oder als “Clamp-On“-Sensor an Schläuchen installiert werden.

P2.05 - Continuous non-invasive cell growth monitoring in disposable bioreactors using an active compensated differential transformer

M. Allers, S. Schönewald, K. K. Bakes & S. Zimmermann
In this work, we present a sensor system for continuous non-invasive cell growth monitoring, especially designed for single use bioreactors (SUBs). The sensor system is based on a differential transformer. In theory, using this differential setup, the influence of the primary magnetic flux is fully eliminated from the sensor signal and the sensor signal is zero for an ideally symmetrical, unloaded sensor. In practice, due to small geometric asymmetries and resonance effects, the sensor signal...

P2.04 - Entwicklung von piezoresistiven Hydrogelsensoren zum Nachweis von Ethanol

J. Erfkamp, M. Günther & G. Gerlach
Der Beitrag beschreibt einen kostengünstigen Sensor zur Detektion von Ethanol, z.B. in Alkoholika, der alkoholsensitive Hydrogele aus Acrylamid und Bisacrylamid mit piezoresistiven Sensoren kombiniert. Dabei wird die reversible Quellung bzw. Entquellung des Hydrogels gezeigt, welche Voraussetzung für einen reproduzierbaren Betrieb des Sensors ist. Weitere Faktoren wie der Einfluss der Acrylamid- und Bisacrylamid-Konzentration auf die Sensitivität und die mechanische Stabilität des Hydrogels sowie die Selektivität des Hydrogels gegenüber weiteren Alkoholen werden dargelegt. Erste Messungen in piezoresistiven...

P2.03 - Abscheidung von Langasit mittels Laserablation zur Herstellung hochtemperaturstabiler piezoelektrischer Sensorschichten

L. Zhao, R. Feder & H. Fritze
Effektive Energiewandlungsprozesse erfordern hohe Temperaturen und damit entsprechend stabile Sensoren. Ein wesentlicher Bestandteil miniaturisierter Hochtemperatur-Sensoren sind piezoelektrische Funktionsschichten. Aus diesem Grund wird die epitaktische Abscheidung von hochtemperaturstabilen, piezoelektrischen Langasitschichten systematisch untersucht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren wird Langasit mittels einer Kombination aus gepulster Laserablation und thermischer Behandlung während des Ablationsprozesses epitaktisch auf Langasit (Homoepitaxie) und anderen Substratmaterialien (Heteroepitaxie) abgeschieden. Dabei werden die Qualität der Funktionsschichten und die Temperaturabhängigkeit der elektromechanischen Eigenschaften des Systems aus Schicht...

P2.02 - Entwicklung von optisch aktiven Hydrogelsensorelementen zum Nachweis von pH-Wertänderung

C. Kroh, M. Günther, G. Gerlach & T. Härtling
In vielen Industriezweigen wächst gegenwärtig der Bedarf für die Inline-Überwachung von Parametern in flüssigen Medien. Ein Ansatz dafür ist das Auslesen entsprechender Parameteränderungen, wie z.B. des pH-Wertes, über ein optisches Messsystem. In diesem Beitrag wird dafür ein kostengünstiges, nanostrukturiertes Sensorsubstrat vorgestellt, welches mit Nanoimprint-Lithografie hergestellt wird und das mit einem pH-sensitiven Hydrogel beschichtet ist. Das Hydrogel quillt in einem bestimmten pH-Bereich proportional zum pH-Wert und bietet somit die Möglichkeit auftretende Brechzahlveränderungen über die plasmonische Sensorfläche,...

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