Simultane Mobilitäts und Massenbestimmung geladener Cluster

Seit geraumer Zeit sind Nanopartikel im Größenbereich unter 3nm (ultrafeine Partikel), die nur aus einigen wenigen Molekülen bestehen sowie auch große Einzelmoleküle, von besonderem Interesse. Biologische Makromoleküle und Gruppen von Makromolekülen, (Proteine, Viren) sind in diesem Korngrößenbereich zu finden. Für Studien unter Labor-bedingungen sind sowohl die Charakterisierung, wie auch die Erzeugung definierter Nano-Aerosole mit Größen bis zu Einzelmolekülen von Ausschlag gebender Bedeutung. Die Elektromobilitätsspektrometrie ist eine anerkannte Methode zur Bestimmung der Größe und Konzentration ultrafeiner Partikel. Die Klassifikation von Aerosolen in Abhängigkeit ihrer elektrischen Beweglichkeit in einem Differentiellen Mobilitäts Analysator (DMA) in Verbindung mit einem geeigneten Aerosolgenerator stellt eine ausgezeichnete Quelle monodisperser Partikel mit definierten Eigenschaften für Laborexperimente dar. Allerdings kann in dem Größenbereich molekularer Cluster das Verhalten der klassifizierten Partikel nicht adäquat beschrieben werden, wenn nicht gleichzeitig noch weitere Informationen, wie z.B. über die Partikelmasse, gewonnen werden. Einfach geladene Partikel mit wohl definierter Mobilität, die aus einem DMA extrahiert werden, können effizient in ein Massenspektrometer (MS) geleitet werden. Um eine adäquate Auflösung zu erreichen und um Diffusionsverluste zu minimieren, müssen so genannte "high flow" DMAs in einer optimierten Anordnung mit einem Massenspektrometer in Erwägung gezogen werden. In einer Vorstudie wurde ein verbesserter "high flow" DMA, der mit geschlossenem, kontrolliertem Trägergaskreislauf arbeitet, untersucht und für die Klassifizierung und Analyse molekularer Cluster für geeignet befunden. Dieses Gerät wird mit einem standard Quadrupolmassenspektrometer in geeigneter Weise gekoppelt, um gleichzeitig Information über die elektrische Mobilität und die Masse molekularer Cluster im Größenbereich unter 1.7nm Mobilitätsäquivalentdurchmesser zu gewinnen. Experimente in Kooperation mit Prof. Curtius (Univ. Frankfurt) werden sich auf die Bestimmung der Mobilität und der Masse der Cluster konzentrieren, die durch ionisierende Prozesse erzeugt werden (Neutralisation in einer bipolaren Ionenatmosphäre und Corona-entladung). Jene werden üblicherweise angewendet, um Partikel vor der Klassifikation in einen definierten Ladungszustand zu bringen. Der Einfluss verschiedener Trägergase und Spurengase wird untersucht werden. Verschiedene Aerosolgeneratoren (Elektrospray-Generator, Glühdrahtgenerator, Funkengenerator) werden als potentielle Clusterquellen untersucht. Weitere Experimente mit Prof. Wagner (Univ. Wien) und Prof. Kulmala (Univ. Helsinki) über ioneninduzierte Nukleation an hoch monodispersen und definierten molekularen Clustern sind in Vorbereitung. Das vorgeschlagene Projekt wird signifikant zum Verständnis der fundamentalen Eigenschaften geladener molekularer Cluster beitragen.

Seit geraumer Zeit sind Nanopartikel im Größenbereich unter 3nm (ultrafeine Partikel), die nur aus einigen wenigen Molekülen bestehen sowie auch große Einzelmoleküle, von besonderem Interesse. Biologische Makromoleküle und Gruppen von Makromolekülen, (Proteine, Viren) sind in diesem Korngrößenbereich zu finden. Für Studien unter Labor-bedingungen sind sowohl die Charakterisierung, wie auch die Erzeugung definierter Nano-Aerosole mit Größen bis zu Einzelmolekülen von Ausschlag gebender Bedeutung. Die Elektromobilitätsspektrometrie ist eine anerkannte Methode zur Bestimmung der Größe und Konzentration ultrafeiner Partikel. Die Klassifikation von Aerosolen in Abhängigkeit ihrer elektrischen Beweglichkeit in einem Differentiellen Mobilitäts Analysator (DMA) in Verbindung mit einem geeigneten Aerosolgenerator stellt eine ausgezeichnete Quelle monodisperser Partikel mit definierten Eigenschaften für Laborexperimente dar. Allerdings kann in dem Größenbereich molekularer Cluster das Verhalten der klassifizierten Partikel nicht adäquat beschrieben werden, wenn nicht gleichzeitig noch weitere Informationen, wie z.B. über die Partikelmasse, gewonnen werden. Einfach geladene Partikel mit wohl definierter Mobilität, die aus einem DMA extrahiert werden, können effizient in ein Massenspektrometer (MS) geleitet werden. Um eine adäquate Auflösung zu erreichen und um Diffusionsverluste zu minimieren, müssen so genannte "high flow" DMAs in einer optimierten Anordnung mit einem Massenspektrometer in Erwägung gezogen werden. In einer Vorstudie wurde ein verbesserter "high flow" DMA, der mit geschlossenem, kontrolliertem Trägergaskreislauf arbeitet, untersucht und für die Klassifizierung und Analyse molekularer Cluster für geeignet befunden. Dieses Gerät wird mit einem standard Quadrupolmassenspektrometer in geeigneter Weise gekoppelt, um gleichzeitig Information über die elektrische Mobilität und die Masse molekularer Cluster im Größenbereich unter 1.7nm Mobilitätsäquivalentdurchmesser zu gewinnen. Experimente in Kooperation mit Prof. Curtius (Univ. Frankfurt) werden sich auf die Bestimmung der Mobilität und der Masse der Cluster konzentrieren, die durch ionisierende Prozesse erzeugt werden (Neutralisation in einer bipolaren Ionenatmosphäre und Corona-entladung). Jene werden üblicherweise angewendet, um Partikel vor der Klassifikation in einen definierten Ladungszustand zu bringen. Der Einfluss verschiedener Trägergase und Spurengase wird untersucht werden. Verschiedene Aerosolgeneratoren (Elektrospray-Generator, Glühdrahtgenerator, Funkengenerator) werden als potentielle Clusterquellen untersucht. Weitere Experimente mit Prof. Wagner (Univ. Wien) und Prof. Kulmala (Univ. Helsinki) über ioneninduzierte Nukleation an hoch monodispersen und definierten molekularen Clustern sind in Vorbereitung. Das vorgeschlagene Projekt wird signifikant zum Verständnis der fundamentalen Eigenschaften geladener molekularer Cluster beitragen.