Filtern
Erscheinungsjahr
- 2024 (6) (entfernen)
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (5)
- Dissertation (1)
Schlagworte
- Fluorescence (2)
- 316L (1)
- AGIL (1)
- Additive Fertigung (1)
- Additive Manufacturing (1)
- Advanced materials (1)
- Atomic and Molecular Physics and Optics (1)
- BODIPY probe (1)
- Cerium oxide (1)
- Corrosion (1)
Organisationseinheit der BAM
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (4)
- 4 Material und Umwelt (2)
- 5 Werkstofftechnik (2)
- 6 Materialchemie (2)
- 1.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 1.2 Biophotonik (1)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (1)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (1)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (1)
Four donor-acceptor boron difluoride complexes based on the carbazole electron donor and the [1,3,5,2]oxadiazaborinino[3,4-a][1,8]naphthyridine acceptor were designed, synthesized, and systematically spectroscopically investigated in solutions, in the solid states, and dye-doped polymer films. The dyes exhibit an intense blue to red solid-state emission with photoluminescence quantum yields of up to 56% in pure dye samples and 86% in poly(methyl methacrylate) films. All boron complexes show aggregation-induced emission and reversible mechanofluorochromism. The optical properties of these dyes and their solid state luminescence can be tuned by substitution pattern, i.e., the substituents at the naphthyridine unit. Exchange of CH3- for CF3-groups does not only increase the intramolecular charge transfer character, but also provides a crystallization-induced emission enhancement.
Maintaining and modulating mechanical anisotropy is essential for biological processes. However, how this is achieved at the microscopic scale in living soft matter is not always clear. Although Brillouin light scattering (BLS) spectroscopy can probe the mechanical properties of materials, spatiotemporal mapping of mechanical anisotropies in living matter with BLS microscopy has been complicated by the need for sequential measurements with tilted excitation and detection angles. Here we introduce Brillouin light scattering anisotropy microscopy (BLAM) for mapping high-frequency viscoelastic anisotropy inside living cells. BLAM employs a radial virtually imaged phased array that enables the collection of angle-resolved dispersion in a single shot, thus enabling us to probe phonon modes in living matter along different directions simultaneously. We demonstrate a precision of 10 MHz in the determination of the Brillouin frequency shift, at a spatial resolution of 2 µm. Following proof-of-principle experiments on muscle myofibres, we apply BLAM to the study of two fundamental biological processes. In plant cell walls, we observe a switch from anisotropic to isotropic wall properties that may lead to asymmetric growth. In mammalian cell nuclei, we uncover a spatiotemporally oscillating elastic anisotropy correlated to chromatin condensation. Our results highlight the role that high-frequency mechanics can play in the regulation of diverse fundamental processes in biological systems. We expect BLAM to find diverse applications in biomedical imaging and material characterization.
Reliable measurement of the size of polydisperse, complex-shaped commercial nanopowders is a difficult but necessary task, e.g., for regulatory requirements and toxicity risk assessment. Suitable methods exist for the accurate characterization of the size of non-aggregated, stabilized, spherical and monodisperse nanoparticles. In contrast, industrial nanoscale powders usually require dedicated sample preparation procedures developed for the analysis method of choice. These nano-powders tend to agglomerate and/or aggregate, a behavior which in combination with an innate broad particle size distribution and irregular shape often significantly alters the achievable accuracy of the measured size parameters. The present study systematically tests two commercially available nanoscale powders using different sample preparation methods for correlative analysis by scanning electron microscopy, dynamic light scattering, Brunauer–Emmet–Teller method and differential mobility analysis. One focus was set on the sample preparation by embedding nanoparticles in carbon-based hot-mounting resin. Literature on this topic is scarce and the accuracy of the data extracted from cross sections of these particles is unclearly stated. In this paper systematic simulations on the deviation of the size parameters of well-defined series of nanoparticles with different shapes from the nominal value were carried out and the contributing factors are discussed.
Die additive Fertigung (AM) metallischer Werkstoffe ist eine Technologie, die zunehmend Gegenstand von Forschungsaktivitäten und industrieller Anwendung ist. Dennoch steht sie noch vor Herausforderungen, um eine breite Nutzung in sicherheitsrelevanten Anwendungen zu erreichen. Die Hauptgründe für die Verzögerung des technologischen Durchbruchs zugunsten von AM-Metallen gegenüber konventionell hergestellten Varianten sind das Fehlen eines tieferen Verständnisses der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und die begrenzte Verfügbarkeit von Daten zu den Materialeigenschaften. In diesem Kontext stellt diese Arbeit einen Beitrag sowohl zum Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen als auch zur Verbesserung der Datenlage von 316L dar, einem häufig als Konstruktionswerkstoff in verschiedenen Hochtemperaturbauteilen verwendeten Werkstoff. Die Arbeit legt den Fokus auf die mittels Laser-Pulverbettschmelzen hergestellte Werkstoffvariante, PBF-LB/M/316L. Eine konventionell hergestellte Variante, HR/316L, wurde auch untersucht. Bei PBF-LB/M/316L wurde zusätzlich der Effekt ausgewählter Wärmebehandlungen ausgewertet. Die Untersuchung umfasste die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und der Verformungs- und Schädigungsmechanismen bei erhöhten Prüftemperaturen bei LCF und Kriechen, wo die Daten und Wissenslage am spärlichsten ist. Außerdem hat die untersuchte PBF-LB/M/316L-Wersktoffvariante einen geringen Porositätsgrad. Somit hat diese Arbeit die Mikrostruktur stärker in den Fokus genommen als die meisten bisher in der Literatur verfügbaren Studien.
Die mechanische Prüfkampagne umfasste Zugversuche zwischen Raumtemperatur und 650 °C, LCF-Versuche zwischen Raumtemperatur und 600 °C sowie Kriechversuche bei 600 °C und 650 °C. In Ermangelung konkreter Richtlinien und Normen wurde die Charakterisierung zumeist anhand der bestehenden internationalen Prüfnormen und Probengeometrien durchgeführt. Aus jedem dieser Prüfverfahren wurden die entsprechenden Festigkeits- und Verformungskennwerte ermittelt. Darüber hinaus wurde mit Hilfe gezielter mikrostruktureller Untersuchungen ein Beitrag zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften in Bezug auf die Verformungs- und Schädigungsmechanismen geleistet.
Die Dehngrenze von PBF-LB/M/316L ist etwa doppelt so hoch wie die von HR/316L und dieser Trend setzt sich mit ansteigender Prüftemperatur fort. Die Bruchdehnung ist bei allen Prüftemperaturen geringer. PBF-LB/M/316L weist über den größten Teil der Ermüdungslebensdauer vor allem bei Raumtemperatur höhere zyklische Spannungen als HR/316L auf. Ausschließlich bei den kleinsten Dehnungs-schwingbreiten sind die Ermüdungslebensdauer ausgeprägt kürzer. Das Wechselverformungsverhalten von PBF-LB/M/316L ist durch eine Anfangsverfestigung gefolgt von einer kontinuierlichen Entfestigung charakterisiert, welche bis zum Auftreten der zum Versagen führenden Entfestigung stattfindet. Die Kriechbruchzeiten und die Dauer jeder Kriechphase sind bei allen Kombinationen von Prüfparametern bei PBF-LB/M/316 kürzer als bei HR/316L. Die Spannungsabhängigkeit von PBF-LB/M/316L ist im Vergleich zu HR/316L geringer und die Duktilität beim Kriechen kleiner. Die minimale Kriechrate wird bei allen geprüften Parameterkombinationen bei deutlich geringeren Kriechdehnungen erreicht. Eine Wärmebehandlung bei 450 °C / 4 h bewirkt keine wesentliche Änderungen der Mikrostruktur und Zugversuchseigenschaften. Eine zusätzliche Wärmebehandlung bei 900 °C / 1 h verursacht eine Abnahme der Dehngrenze des PBF-LB/M/316L. Diese blieb aber immer noch um den Faktor 1,5x höher als bei HR/316L. Die Verformungsmerkmale wurden kaum davon beeinflusst. Bezüglich des Kriechverhaltens hat die Wärmebehandlung bei 900 °C / 1 h längere sekundäre und tertiäre Kriechstadien bewirkt und die Kriechdehnung hat sich signifikant erhöht. Die Bruchbilder unterscheiden sich generell nicht nur aber vor allem mit ansteigender Prüftemperatur, bei der bei PBF-LB/M/316L oft interkristalline Rissbildung beobachtet wurde. Die Zellstruktur trägt als der Hauptfaktor zu den unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zur HR/316L-Variante bei. Darüber hinaus spielen mutmaßlich die Kornmorphologie, die Stapelfehlerenergie und der Stickstoffgehalt eine Rolle.
This contribution reports the development of a polymerizable BODIPY-type fluorescent probe targeting small-molecule carboxylates for incorporation into molecularly imprinted polymers (MIPs). The design of the probe crosslinker includes a urea recognition site p-conjugated to the 3-position of the BODIPY core and two methacrylate moieties. Titration experiments with a carboxylate-expressing antibiotic, levofloxacin (LEVO), showed a blue shift of the absorption band as well as a broadening and decrease in emission, attributed to hydrogen bonding between the probe’s urea group and the carboxylate group of the antibiotic. Using this probe crosslinker, core–shell particles with a silica core and a thin MIP shell were prepared for the detection of LEVO. The MIP exhibited highly selective recognition of LEVO, with an imprinting factor of 18.1 compared to the non-imprinted polymer. Transmission electron microscopy confirmed the core–shell structure and spectroscopic studies revealed that the receptor’s positioning leads to a unique perturbation of the polymethinic character of the BODIPY chromophore, entailing the favourable responses. These features are fully preserved in the MIP, whereas no such response was observed for competitors such as ampicillin. The sensory particles allowed to detect LEVO down to submicromolar concentrations in dioxane. We have developed here for the first time a BODIPY probe for organic carboxylates and incorporated it into polymers using the imprinting technique, paving the way for BODIPY-type fluorescent MIP sensors.
Multi-principal element alloys (MPEAs) are gaining interest in corrosion and electrocatalysis research due to their electrochemical stability across a broad pH range and the design flexibility they offer. Using the equimolar CrCoNi alloy, we observe significant metal dissolution in a corrosive electrolyte (0.1 M NaCl, pH 2) concurrently with the oxygen evolution reaction (OER) in the transpassive region despite the absence of hysteresis in polarization curves or other obvious corrosion indicators. We present a characterization scheme to delineate the contribution of OER and alloy dissolution, using scanning electrochemical microscopy (SECM) for OER-onset detection, and quantitative chemical analysis with inductively coupled-mass spectrometry (ICP-MS) and ultraviolet visible light (UV-Vis) spectroscopy to elucidate metal dissolution processes. In-situ electrochemical atomic force microscopy (EC-AFM) revealed that the transpassive metal dissolution on CrCoNi is dominated by intergranular corrosion. These results have significant implications for the stability of MPEAs in corrosion systems, emphasizing the necessity of analytically determining metal ions released from MPEA electrodes into the electrolyte when evaluating Faradaic efficiencies of OER catalysts. The release of transition metal ions not only reduces the Faradaic efficiency of electrolyzers but may also cause poisoning and degradation of membranes in electrochemical reactors.