Upconversion Lumineszierende Nanopartikel als Marker in der Biologie: Die Synthese und Funktionalisierung von NaYF4:Yb,Er-Nanopartikeln und deren Einsatz als Marker für Aufnahme und Translokation von Nanopartikeln in Pflanzen

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Title: Upconversion Lumineszierende Nanopartikel als Marker in der Biologie: Die Synthese und Funktionalisierung von NaYF4:Yb,Er-Nanopartikeln und deren Einsatz als Marker für Aufnahme und Translokation von Nanopartikeln in Pflanzen
Authors: Nordmann, Jörg
Thesis advisor: Prof. Dr. Markus Haase
Thesis referee: apl. Prof. Dr. Klaus Mummenhoff
Abstract: Nanopartikel (NP) finden in immer mehr Produkten des täglichen Lebens Verwendung, werden im Tonnenmaßstab produziert und werden so auch zunehmend in die Umwelt gelangen. Man weiß sehr wenig über die Wechselwirkungen von synthetischen NP mit der Umwelt, insbesondere mit Pflanzen. Bislang ist weitestgehend unbekannt, ob, wie und mit welcher Geschwindigkeit NP aufgenommen und im Pflanzenkörper verteilt werden. In dieser Arbeit wird die Aufnahme und Verteilung von NP in verschiedenen Pflanzenarten untersucht. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Aufnahmekinetik der NP gelegt. Die Untersuchungen wurden mit polydispersen und monodispersen NP verschiedener Größen (15 nm und 30 * 60 nm) durchgeführt. Um die Aufnahme verfolgen zu können, wurden für die Untersuchung NP verwendet, die den optischen Effekt der Aufwärtskonversion zeigen (englisch: Upconversion luminescent nanoparticles (UCNP)). Hierbei handelt es sich um NaYF4-NP der hexagonalen Kristallstruktur dotiert mit Yb3+ und Er3+. Die Upconversion Lumineszenz ist ein nichtlinearer optischer Prozess, bei dem die Absorption von zwei oder mehr Photonen längerer Wellenlänge (ca. 974 nm) zur Emission eines Photons kürzerer Wellenlänge (blau, grün und rot) führt. Die UCNP lassen sich als Multifunktionsmarker einsetzen, da sie mittels Fluoreszenzmikroskopie, Elektronenmikroskop und Röntgenfluoreszenzspektroskopie nachweisbar sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Synthesemethode von hexagonalen NaYF4:Yb20%,Er2%-NP vorgestellt. Hierbei werden 2 bis 4 nm große NaYF4:Yb20%,Er2%-NP der kubischen Kristallstruktur als einzige Monomerquelle (Opferpartikel) bei der Synthese der NaYF4:Yb20%,Er2%-NP der hexagonalen Kristallstruktur verwendet, wobei die Opferpartikel in einem Ölsäure enthaltenden Lösungsmittel aufgeheizt oder in dieses bei hoher Temperatur (> 300 °C) injiziert werden. Mit Hilfe der Opferpartikelsynthese lassen sich hexagonale NaYF4:Yb20%,Er2%-NP im Grammmaßstab unter Kontrolle der Größe, Phase und Form herstellen. Neben monodispersen NP mit definierten Größen lassen sich Kern-Schale NP herstellen, die eine starke Steigerung der Fluoreszenzintensität zeigen.
URL: https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-2014021312279
Subject Keywords: Nanopartikel; Natriumyttriumtetrafluorid; NaYF4:Yb,Er; Upconversion Lumineszenz; Pflanzen; Opferpartikelsynthese; Nanopartikel-Aufnahme
Issue Date: 13-Feb-2014
Type of publication: Dissertation oder Habilitation [doctoralThesis]
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