Analytische Chemie
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Organisationseinheit der BAM
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Neuartige Materialien, die bekannte (Werk-)Stoffe mit neuen Funktionalitäten ausstatten, spielen eine zunehmend wichtige Rolle im Bereich der Materialforschung und -prüfung. Das Spektrum neuartiger Materialien reicht von der gezielten Oberflächenfunktionalisierung und -strukturierung makroskopischer Materialien, dünnen Beschichtungen bis hin zu mikro- und nanoskaligen Kompositmaterialien und funktionalen Materialien an der Schnittstelle zur Biologie, Biotechnologie, nachhaltige Energiespeicherung und Sensorik. Dabei bieten neuartige Materialien die Chance, Werkstoffe und Produkte mit erweiterter oder verbesserter Funktionalität zu erhalten und Sicherheit bereits im Designprozess zu berücksichtigen. Durch dieses breite Anwendungsspektrum und die Herausforderungen, die solche Materialien für die Sicherheit in Chemie und Technik mit sich bringen, sind diese in allen Themenfeldern der BAM repräsentiert (Material, Analytical Sciences, Energie, Infrastruktur und Umwelt).
Die Aufgaben der BAM erstrecken sich dabei von der Herstellung von Referenzmaterialien für Industrie, Forschung und Regulation, über die Erstellung von standardisierten Referenzverfahren für nachhaltige Messungen im Umwelt- und Lebenswissenschaftsbereich bis hin zur Bereitstellung von belastbaren und zitierbaren Referenzdaten. Durch die genaue Charakterisierung neuartiger Materialien können potentiell problematische Substanzen identifiziert und deren Risiken besser abgeschätzt werden. In diesem Beitrag werden einige aktuelle Beispiele aus diesen Bereichen vorgestellt.
VAMAS-Enabling international standardisation for increasing the take up of Emerging Materials
(2022)
VAMAS (Versailles Project on Advanced Materials and Standards) supports world trade in products dependent on advanced materials technologies by providing technical basis for harmonized measurements, testing, specification, reference materials and standards. The major tools for fulfilling this task are interlaboratory comparisons (ILC). The organisation structure of VAMAS is presented. It is discussed, how a new technical activity can initiate.
Nowadays amorphous silica nanoparticles (SiO2-NP) are one of the most abundant engineered nanomaterials, that are highly stable and can be easily produced on a large scale at low cost. Surface functionalized SiO2-NP are of great interest in the life and material sciences, as they can be used e.g. as
drug carriers, fluorescent sensors, and multimodal labels in bioanalytical assays and imaging applications. Their performance in such applications depends not only on particle size, size distribution, and morphology, but also on surface chemistry, i.e. the total number of surface functional groups (FG)
and the number of FG accessible for subsequent functionalization with ligands or biomolecules, which in turn determines surface charge, colloidal stability, biocompatibility, and toxicity. Aiming at the development of simple, versatile, and multimodal tools for the quantification of many bioanalytically relevant FG and ligands, we investigated and compared various analytical methods commonly used for FG quantification. This includes electrochemical titration methods, dye-based optical assays, and other instrumental analytical techniques such as nuclear magnetic resonance and thermal analysis methods.
The potential of our multimodal approach for FG quantification was demonstrated for commercial and custom-made silica particles of varying FG, showing not only an influence of the synthesis methods on the number of FG but also on the performance. In the future, our strategy can contribute to establish multi-method characterization strategies to provide a more detailed picture of the structure-properties relationship.