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Organisationseinheit der BAM
This study describes an interlaboratory comparison (ILC) among nine (9) laboratories to evaluate and validate the standard operation procedure (SOP) for single-particle (sp) ICP-TOFMS developed within the context of the Horizon 2020 project ACEnano. The ILC was based on the characterization of two different Pt nanoparticle (NP) suspensions in terms of particle mass, particle number concentration, and isotopic composition. The two Pt NP suspensions were measured using icpTOF instruments (TOFWERK AG, Switzerland).
Two Pt NP samples were characterized and mass equivalent spherical sizes (MESSs) of 40.4 ± 7 nm and 58.8 ± 8 nm were obtained, respectively. MESSs showed <16% relative standard deviation (RSD) among all participating labs and <4% RSD after exclusion of the two outliers. A good agreement was achieved between the different participating laboratories regarding particle mass, but the particle number concentration results were more scattered, with <53% RSD among all laboratories, which is consistent with results from previous ILC studies conducted using ICP-MS instrumentation equipped with a sequential mass spectrometer. Additionally, the capabilities of sp-ICP-TOFMS to determine masses on a particle basis are discussed with respect to the potential for particle density determination. Finally, because quasi-simultaneous multi-isotope and multielement determinations are a strength of ICP-TOFMS instrumentation, the precision and trueness of isotope ratio determinations were assessed. The average of 1000 measured particles yielded a precision of below ±1% for intensity ratios of the most abundant Pt isotopes, i.e. 194Pt and 195Pt, while the accuracy of isotope ratios with the lower abundant isotopes was limited by counting statistics.
The antimicrobial photodynamic approach has been demonstrated as an efficient and sustainable process for the eradication of microbial pathogens. In this work, silica-coated Magnetite nanoparticles (NPs) were used as carriers of glycosylated porphyrins and phthalocyanines. Their subsequent cationization
resulted in the production of stable antimicrobial photosensitizing materials, effective against E. coli. Suspensions of the photocatalysts in water present bimodal size distributions formed by big clusters and small NPs with hydrodynamic diameters between 8 and 38 nm. The presence of small NPs in the suspensions is related to an effective photodynamic inactivation (PDI) of E. coli cells. Glycosylation of the PS showed a positive effect on the PDI performance, which could be related to a higher accumulation of the photocatalyst over the bacterial cell membrane. In addition, these biocidal agents proved to be photostable and their photoactive performance decreased only between 23% and 28% upon 5 PDI cycles, mostly because of the loss of material between cycles, which makes them promising materials for water disinfection purposes.
Eine modifizierte Syntheseroute auf der Basis wasserfreier Seltenerdacetate wurde zur Synthese aufwärtskonvertierender Kern/Schale‐Nanokristalle mit mittleren Größen zwischen 15 bis 45 nm eingesetzt. Die nahezu monodispersen Partikel bestehen aus einem NaYF4:Yb,Er‐Kern, dotiert mit 18 % Yb3+ und 2 % Er3+, und einer inerten Schale aus NaYF4, wobei die Dicke der Schale dem jeweiligen Radius des Kernpartikels entspricht. Absolutmessungen der Photolumineszenz‐Quantenausbeuten bei verschiedenen Anregungsleistungsdichten zeigen, dass die Quantenausbeuten von 45 nm Kern/Schale‐Partikeln schon fast an die Quantenausbeute des mikrokristallinen aufwärtskonvertierenden Leuchtstoffs heranreichen. Kleinere Kern/Schale‐Partikel, die nach der gleichen Methode hergestellt wurden, zeigen nur eine moderate Abnahme der Quantenausbeute. Beispielsweise ist die Quantenausbeute von 15 nm großen Kern/Schale‐Partikeln bei hohen Leistungsdichten (100 W cm−2) nur um einen Faktor drei kleiner als die des mikrokristallinen Leuchtstoffpulvers und um ungefähr einen Faktor 10 kleiner bei niedrigen Leistungsdichten (1 W cm−2).
In this article, the high potential of the fluorolytic sol–gel process to synthesize nanoscopic rare earth-doped calcium fluoride sols is shown. Through a fluorolytic sol–gel process we manage to achieve spherical monodisperse ~5 nm sized nanoparticles using a simple and reproducible one-pot-wet chemical route at room temperature. The as-synthesized clear sols exhibit an intense red and green luminescence under UV excitation at room temperature. A spectroscopic study of the sols revealed the characteristic transitions 5D0 → 7FJ of Eu3+ and 5D4 → 7FJ of Tb3+, with 5D0 → 7F2 (611 nm) of Eu3+ and 5D4 → 7F4 (581 nm) of Tb3+ as the most prominent transitions. This facile synthetic strategy is also valuable for developing other luminescent nanoparticles.
A major requirement for the validation of methods assessing the risk associated with engineered nanoparticles (ENPs) is the use of reference materials (RMs). In the present contribution we review available RMs, ongoing projects and characterisation trends in the field. The conclusion is that actual approaches to RMs mostly deal with metrological considerations about single properties of the ENPs, typically their primary size, which can hardly be representative of nanoparticles characteristics in real testing media and therefore, not valid for reliable and comparable toxicological studies. As an alternative, we discussed the convenience and feasibility of establishing multi-parametric RMs for a series of ENPs, focusing on silica nanoparticles (SNPs). As a future perspective, the need to develop RMs based on hybrid nanoparticles is also discussed.
Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) enables surface chemical analysis of nano-scaled objects and chemical imaging of nano-scaled details of natural or artificial objects. This review presents the state of the art in nanoscale SIMS analysis. At first a short introduction into recent instrumentation for high resolution SIMS imaging and the limiting factors of lateral resolution is given. The next section covers the chemical analysis of nanoparticles. Recent applications of nanoscale imaging SIMS in geology, cosmochemistry, materials research, cellular biology, ecology and medical research are summarized and illustrated by examples.
Die Dispergiereigenschaften von verschiedenen nanoskaligen Pulvern mit unterschiedlicher Kornfraktion im Bereich von 10 bis 250 nm werden in verdünnten und konzentrierten keramischen Schlickern mit der Ultraschallspektroskopie untersucht. Alle stabilen Suspensionen weisen im entsprechenden pH-Bereich eine monomodale Partikelgrößenverteilung auf. Durch die Charakterisierung der Suspensionen mit der Ultraschallspektroskopie kann eine verbesserte Bewertung hinsichtlich Homogenität und Agglomeratbildung auch für nanoskalige Pulver erhalten werden. Dies ermöglicht eine bessere Qualitätskontrolle prozessrelevanter Schritte bei der Verarbeitung.
Die Entwicklung von Hybridmaterialien mit stark verbesserten Funktionen gelingt durch die Kombination geeigneter Nanomaterialien als Träger mit Motiven aus der supramolekularen Chemie. Diese hetero-supramolekularen Konzepte bieten vielfältige Möglichkeiten, die Lücken zwischen der Molekülchemie, Materialwissenschaften und Nanotechnologie zu schließen. Im Hinblick auf funktionelle Aspekte wurden in jüngster Zeit wichtige Fortschritte erzielt, z. B. verbesserte Erkennungs- und Sensoreigenschaften durch die Anordnung von Molekülen auf vororganisierten Oberflächen, der reversible Aufbau von nanometergroßen Netzwerken und dreidimensionalen Strukturen oder biomimetische und gesteuerte chemische Prozesse in Hybrid-Nanomaterialien, die als Grundlage für hoch spezialisierte Protokolle in dreidimensionalen Gerüststrukturen dienen können. Diese Ansätze ermöglichen eine Feinabstimmung der Eigenschaften von Nanomaterialien und eröffnen neue Perspektiven für die Anwendung supramolekularer Konzepte.