Elektrochemie in außergewöhnlichen Medien

Jedes chemische oder biologische System, welches im Nanobereich arbeitet (z.B. biologische Zellen, Katalysatoren) produziert Nanoströme von chemischen Molekülen, welche sehr schwierig zu messen sind. Da Millionen oder mehr nanoskopische Systeme gleichzeitig arbeiten, erfassen die meisten Meßsysteme nur einen gemittelten Gesamtstrom. Es ist bis jetzt fast unmöglich, Information über das individuelle Gehabe jedes Elements zu erhalten, da der makroskopische Gesamtfluß die einzelnen individuellen kinetischen Erscheinungen überschattet: Um diese Ströme messen zu können, muß der nanoskopische Fluß so nahe wie möglich am Objekt gemessen werden. Dies gebe die Möglichkeit, fundamentale Prozesse wie z.B. das Verhalten lebender Zellen, heterogener Katalysatoren, Korrosionserscheinungen etc. kinetisch und mechanistisch zu analysieren. Die Zielsetzung der geplanten Forschungsarbeit ist darauf hingerichtet, diese Messungen möglich zu machen. Zu diesem Zweck sollen Ultramikroelektroden (UME) eingesetzt werden. Eine der Eigenschaften dieser Elekroden ist, daß auf Grunde der sphärischen Natur der Diffusionsschicht nur Änderungen unmittelbar um die UME erfaßt werden und daher die Möglichkeit besteht, nanoskopische Änderungen zu messen. Die Gruppe von Professor C. Amatore in Paris ist eine der Pioniere auf diesem Gebiet, welche sich mit den theoretischen wie auch praktischen Problemen dieser Elektroden befaßte (siehe Referenzen). Ein Problem, warum UME bis jetzt noch nicht "in situ" eingesetzt werden können, ist folgendes: Um elektrochemische Messungen in organischen Lösungsmitteln durchführen zu können, muß man den zu untersuchenden Lösungen inerte Salze, sogenannte Leitsalze zusetzen, welche die Leitfähigkeit erhöhen und Migrationseffekte unterdrücken. Das weitere Forschungsziel ist, elektrochemische Messungen in Lösungsmitteln ohne Leitsalze durchzuführen. Um dies zu ermöglichen, müssen zuerst die theoretischen Grundlagen für solche Bedingungen neu erarbeitet werden und danach an geeigneten Substanzen (C60, Dendrimeren) ausprobiert werden. Danach können kinetische wie auch mechanistische Untersuchungen (Messungen radioaktiver Zerrfälle, Polymerisationsgeschwindigkeiten von p-Chinodimethanen, Korrosion von Metallen im Wasser) zum ersten Mal an Systemen ohne Modifikationen (Zusatz von inertem Salz) durchgeführt werden.