Praxisphase /Bachelor-/Masterarbeiten am IDT im WS 17/18

Interessiert an Instrumenteller Analytik, Sensorik, Innovativen Ideen und Forschungsarbeiten?

Das IDT bietet unter anderem die folgenden Abschlussarbeiten (Bachelor und Master) an:

Bitte melden Sie sich bei Interesse so bald wie möglich bei den jeweils angegebenen Betreuern.

1. Bewertung und Weiterentwicklung eines Explosivstoffdetektors

Kurzbeschreibung:

Ein verlässlicher und einfach zu bedienender Explosivstoffdetektor wurde im IDT realisiert. Die ersten Untersuchungen haben ein großes Potential des Systems zum Detektieren und Identifizieren von Explosivstoffen gezeigt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen 2 Hauptthemen adressiert werden:

Probenahme. Bisher können makroskopische Proben von festen und flüssigen Substanzen untersucht werden. Es soll bewertet werden ob (und wie) das System auch für die Detektion von Spuren eingesetzt werden kann.
Neuartige Explosivstoffe. Im Rahmen der gelaufenen Projekte wurde das System mit bereits beschriebenen industriell herstellbaren Explosivstoffen getestet. Nun sollen in Kooperation mit der TU München neuartige Explosivstoffe untersucht werden, die noch nicht auf dem Markt sind.

Im Laufe der Arbeit ist ein 1-2 wöchentlicher Aufenthalt an der TU München geplant.

Ansprechpartner:
Prof. G. Holl, K. Konstantynovski

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Explosivstoffdetektion und Analytik

2. Flash DSC – Bewertung der Technik zur Spurendetektion von Explosivstoffen

Kurzbeschreibung:

Die Flash-DSC bietet im Vergleich zu der konventionellen DSC den Vorteil, dass einzelne Partikel untersucht werden können. Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten von mehreren Tausend Kelvin pro Sekunde sind realisierbar. Dies macht die Technik für den Einsatz auf dem Gebiet der Spurendetektion von Explosivstoffen interessant. Die Möglichkeiten des Geräts im Hinblick auf die anvisierte Anwendung sollen im Rahmen dieser Arbeit bewertet werden. Typische Vertreter der Explosivstoffe sollen bei variierenden Einstellungen untersucht werden mit dem Ziel, Trends und Abhängigkeiten festzustellen.

Ansprechpartner:
Prof. G. Holl, K. Konstantynovski

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Analytik und Explosivstoffdetektion; Grundwissen in DSC

3. Immobilisierung von Goldnanopartikeln mittels Silane

Kurzbeschreibung:

Goldnanopartikel können in der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS) genutzt werden, um Intensitäten von Analyt-Molekülen bei der Raman-Spektroskopie zu verstärken. Die Immobilisierung solcher Nanopartikel ist dabei von besonderem Interesse um eine gleichmäßige Verstärkung von Analyt-Spektren zu erhalten. Mittels eines Haftvermittlers z.B. APTMS sollen Goldnanopartikel auf Stahl und Drahtgewebe immobilisiert werden. Diese erstellten Substrate sollen anschließend bzgl. ihrer Verstärkung und mechanischen Beanspruchbarkeit untersucht werden.

Aufgabe in der zu vergebenden Arbeit ist es die Trägermaterialien wie Drahtgewebe mit verschiedenen Silanen und Goldnanopartikeln zu beschichten und anschließend bzgl. ihrer Raman-Verstärkung zu untersuchen.
Zur Beschichtung stehen Dipcoater, Spinncoater und eine Vakuum-Beschichtungsanlage zur Verfügung, für die Raman-Untersuchungen stehen sowohl ein Raman Spektrometer als auch ein Raman-Mikroskop zur Verfügung.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul; R. Breuch

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Materialmodifizierungen, Nanopartikeln und Oberflächenanalytik

4. Entwicklung einer Probennahme-Methode von Bakterien für die Raman-Analyse

Kurzbeschreibung:

Im Rahmen der Produktsicherheit von Fleischprodukten ist die Kontamination von Bakterien ein wichtiger Aspekt. Die Raman Spektroskopie bietet die Möglichkeit, unabhängig vom Wassergehalt, Schwingungsspektroskopie an Analyten wie Fleisch oder Bakterien zu betreiben. Aufgrund geringer Kontaminationen der Fleischprodukte ist eine Probennahme-Methode zur Anreicherung auf einen Filter oder Wischer wichtig.

Die Aufgabe in der zu vergebenden Arbeit, ist es ein kontrolliertes Kontaminationsverfahren für Oberflächen zu entwickeln. An diesen Oberflächen sollen anschließend gezielt Probennahme-Methoden erprobt und miteinander verglichen werden. Als Analysengeräte stehen dabei verschiedene Raman- und IR-Spektrometer sowie verschiedene Mikroskope zur Verfügung.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul; R. Breuch

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Spektroskopie, Mikrobiologie und Oberflächenanalytik

5. Synthese von Gold@MO₂-Core/Shell-Nanopartikeln

Kurzbeschreibung:

Goldnanopartikel können in der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS) genutzt werden, um Intensitäten von Analyt-Molekülen bei der Raman-Spektroskopie zu verstärken. Um großflächige SERS-Substrate herstellen zu können, ist ein sinnvoller Einsatz des Goldes von Interesse. Eine Kombination des teuren Edelmetalls mit deutlich billigeren Materialien, wie Metalloxiden, ist daher interessant. Im Rahmen dieser Arbeit soll die bestehende Syntheseroute für Goldnanopartikel in verschiedenen Schritten angepasst werden, um eine Kombination von Metalloxid und Goldnanopartikeln zu ermöglichen. Darüber hinaus soll die Verwendbarkeit für die SERS-Anwendung weiterhin nutzbar sein.

Aufgabe in der zu vergebenden Arbeit ist es Core-Shell-Strukturen von Goldnanopartikeln und Metalloxidpartikeln zu synthetisieren und bezüglich ihrer Raman-Verstärkung zu analysieren.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul; R. Breuch

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Nanopartikel-Synthese und instrumenteller Analytik

6. Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopische Untersuchung von Bakterien

Kurzbeschreibung:

Die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) wird bereits in vielen Branchen wie Kosmetik oder Pharmazie genutzt, um geringe Konzentrationen von Analyt-Molekülen Schwingungsspektroskopisch zu untersuchen und nachzuweisen. Im Rahmen der Produktsicherheit von Fleischprodukten ist die Kontamination mit Bakterien ein wichtiger Aspekt. Die Raman-Spektroskopie bietet die Möglichkeit, unabhängig vom Wassergehalt, Schwingungsspektroskopie an Analyten wie Fleisch oder Bakterien zu betreiben. Nun soll die SERS-Technologie ebenfalls an Bakterien getestet und mit der konventionellen Raman-Spektroskopie verglichen werden.

Aufgabe in der zu vergebenden Arbeit ist es mittels Goldnanopartikeln und kommerziellen SERS-Substraten verschiedene Bakterienstämme Raman-spektroskopisch zu untersuchen und ggf. Aussage über die Unterscheidbarkeit der Bakterienstämme mittels SERS zu treffen.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul; R. Breuch

Voraussetzungen/Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Nanopartikel-Synthese, Mikrobiologie und Oberflächenanalytik

7. Spektroskopische Untersuchung von extrinsischen Einflüssen auf Bakterien

Kurzbeschreibung:
Im Zusammenhang mit der Produktsicherheit und der Haltbarkeitsbestimmung von Fleischprodukten ist die Kontamination von Oberflächen mit Bakterien ein großes Problem. Bakteriell kontaminierte Oberflächen jeglicher Art bieten die Möglichkeit mittels Raman- und IR-Spektroskopie untersucht zu werden.
Im Rahmen dieses Projektes sollen gezielt kontaminierte Oberflächen, wie zum Beispiel Metalle oder auch die Fleischoberfläche, mittels spektroskopischer Methoden untersucht werden.

Ein Kernpunkt dieser Arbeit soll dabei die Untersuchung von spektroskopischen Unterscheidungsmerkmalen von Bakterien sein, die z.B. bei unterschiedlichen Inkubationstemperaturen bebrütet wurden oder Hitze- bzw. Gefriergetrocknet wurden. Zur Analyse der Proben stehen dabei ein Raman- und ein IR-Mikrospektrometer, sowie weitere Raman-Spektrometer zur Verfügung.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul, D. Klein

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Spektroskopie und Analytik

8. Spektroskopische Untersuchung der Fleischoberfläche

Kurzbeschreibung:

Im Zusammenhang mit der Produktsicherheit und der Haltbarkeitsbestimmung von Fleischprodukten ist die Kontamination von Oberflächen mit Bakterien ein großes Problem. Bakteriell kontaminierte Oberflächen jeglicher Art bieten die Möglichkeit mittels Raman- und IR-Spektroskopie untersucht zu werden.
Im Rahmen dieses Projektes soll die Fleischoberfläche während des Verderbsprozesses untersucht werden und ggf. ein Probennahmeverfahren zur einfachen Probennahme entwickelt werden.

Ein Kernpunkt dieser Arbeit soll dabei die spektroskopische Untersuchung von Fleischoberflächen, sowie deren Schnittflächen sein. Dazu können im Laufe der Arbeit auch gezielte bakterielle Kontaminationen aufgebracht werden, um bakterielle Kontaminationen an Hand des Spektrums erkennen und ggf. quantifizieren zu können. Zur Analyse der Proben stehen dabei ein Raman- und ein IR-Mikrospektrometer, sowie weitere Raman-Spektrometer zur Verfügung.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul, D. Klein

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an Spektroskopie und Analytik

9. Dotierung von Flüssigkristallen für die optische Gassensorik

Kurzbeschreibung:

Durch Zugabe von chiralen Substanzen zu bestimmten Flüssigkristallen wird eine Phase induziert, die außergewöhnliche optische Eigenschaften aufweist. Es handelt sich nach der Dotierung um sogenannte eindimensionale photonische Kristalle, die als optischer Gassensor dienen können. Reagiert das Dotiermittel mit einem Analyten, ändern sich die optischen Eigenschaften, sodass die Reaktion sogar mit dem bloßen Auge in Form einer Farbänderung wahrgenommen werden kann.

Ziel der Bachelor- bzw. Masterarbeit sind systematische Untersuchungen unterschiedlicher Dotierungen und ihre Charakterisierung.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul, L. Pschyklenk

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
- Interesse an Sensorik, chemischer Analytik und Mikroskopie
- Studium der Chemie mit Materialwissenschaften/Naturwissenschaftliche Forensik oder vergleichbarer Studiengang mit Modulen zur organischen Chemie
- Interesse an einem neuartigem Forschungsgebiet und die Fähigkeit zum selbstständigem Arbeiten sollten vorhanden sein

10. Entwicklung einer einfachen Sensorik zur Wahrung der Kühlkette

Kurzbeschreibung:

Verderbliche Lebensmittel müssen, wenn sie über einen längeren Zeitraum gelagert werden, permanent gekühlt werden, wobei eine bestimmte Temperatur dabei nicht überschritten werden darf. Ein einfacher und kostengünstiger Sensor, der den verderblichen Produkten beigelegt wird, soll die Einhaltung dieser Kühlkette dokumentieren und somit sicherstellen.

Innerhalb der Abschlussarbeit werden bereits vorhandenen Ideen auf ihre Machbarkeit hin untersucht und die hergestellten Sensoren charakterisiert. Dabei bietet die Abschlussarbeit den Absolventen viel Raum auch ihre eigenen Ideen einzubringen.

Ansprechpartner:
Prof. P. Kaul, L. Pschyklenk

11. Untersuchung und Vergleich der Adsorptionseffizienz und Desorptionsraten von kommerziell erhältlichen versus via Dipcoating selbst hergestellten Materialen zur Luft und Wischprobenahme. Untersuchung/Charakterisierung der Materialien und Herstellungsmethoden auf ihre Eignung zur Probenahme für Kampfmittel-Spürhunde mittels LC-MS, DHS-GC-MS und Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS).

Investigation and comparision of the adsorption-efficiency and desorptionrates of commercially available versus self created materials (dipcoating) for swabs and air-sampling. Analysis of their suitability for sampling and presentation to explosives detection dogs via LC-MS, DHS-GC-MS and IMS.

Kurzbeschreibung:

Deutschland ist eine der großen Exportnationen für die der ungehinderte Warenfluss existentiell wichtig ist. In Zeiten wachsender Terrorgefahr in Europa wird die Sicherung und schnelle Überprüfung von Fracht immer wichtiger, auch bei Auslandseinsätzen der Bundeswehr. EU-weit werden derzeit Verfahren mit Sprengstoffspürhunden zur Detektion von Explosivstoffen in Fracht genutzt, die auch in Deutschland kurz vor der Einführung stehen. Bisher fehlen jedoch wissenschaftlich fundierte Daten zu Detektionsgrenzen des Verfahrens.

Im Rahmen des Projektes DeExFra soll gemeinsam mit der Diensthundeschule Ulmen der Bundeswehr die Truppentauglichkeit bestehender Verfahren untersucht werden. Ggf. soll die Probenahme durch Nutzung geeigneter neuer Materialien und Verfahren optimiert werden.
Hier wurden bereits einige alternative Materialien und Methoden zur Wisch- und Luftprobenherstellung in vorangegangenen Arbeiten untersucht. Diese Arbeit soll fortgesetzt und zum Abschluss gebracht werden. Einige neue Materialien und Probenahmeverfahren sollen ergänzend untersucht werden.
Unter anderem soll eine Probenahmestrategie zur Detektion von TNT unter Schüttgut ausgearbeitet werden, um den Einfluss diverser Parameter (Feuchtigkeit, Erschütterung) statistisch valide zu untersuchen.

Ansprechpartner:
Prof. G. Holl, S. Stelzig

Voraussetzungen /Anforderungen an Interessenten:
Interesse an der Thematik, chemisch analytischen Verfahren, besonders LC/GC-MS, Engagement bei der Einarbeitung in bisher unbekannte Methoden/Geräte, sorgfältige, gewissenhafte Arbeitsweise sowie Eigenständigkeit bei Laborarbeiten sind Grundvoraussetzung. Die Motivation Lösungen zur Optimierung der Verfahren selbst zu recherchieren und auszuprobieren ist in der Forschung unverzichtbar. Ebenso wichtig ist aber auch die Fähigkeit die Aufgaben selbst zu strukturieren sowie eine effiziente Arbeitsweise im Labor.

12. Untersuchung des Einflusses verschiedener Verpackungsmaterialien und Szenarien, sowie Probenahmetechniken auf die Detektierbarkeit von Sprengstoff (TNT) unter Schüttgut mittels µ-Thermogravimetrie, Ionenmobilitätsspektrometrie, LC-MS und DHS GC-MS. Gewinnung wissenschaftlich valider Daten zur Erstellung von Signaturausbreitungsmodellen in realitätsnahen Szenarien.

Investigation of the influence of several packaging materials and scenarios as well as sampling techniques on the detectability/desorption rates of explosives (TNT) in cargo via µ-theromgravimetry, Ionmobilityspektrometry, LC-MS, DHS-GC-MS. Obtaining data for the creation of signature-spreading-models in scenarios clos to reality.

Kurzbeschreibung:

Deutschland ist eine der großen Exportnationen für die der ungehinderte Warenfluss existentiell wichtig ist. In Zeiten wachsender Terrorgefahr in Europa wird die Sicherung und schnelle Überprüfung von Fracht immer wichtiger. Kenntnisse über verpackungsbedingte Reduzierung der Detektierbarkeit von Explosivstoffen (wie z.B. durch Verpackung von Sprengladungen zum Zweck eines terroristischen Anschlages) sind von großer Bedeutung. Die Entwicklung entsprechender Probenahmeverfahren bedarf der wissenschaftlichen Untersuchung relevanter Verpackungsmaterialen und –szenarien, der Quantifizierung von Explosivstoffdurchlässigkeiten und die Beschreibung der resultierenden Veränderungen des Emissionsverhaltens.

Mit dem Verfahren der Mikrothermogravimetrie kann das Abdampfverhalten bei bestimmten Temperaturen (>60°C) im ng-Bereich untersucht werden. Mittels etablierter LC-MS-Methoden soll das Adsorptionsvermögen in verschiedenen Realszenarien untersucht werden. Die DHS-GC-MS Methode erlaubt genaue quantitative und qualitative Analyse des Desorptionsverhaltens zuvor ausgewählter Filtermaterialien, die Erstellung von Kalibrationskurven und Optimierung von Methoden ist Teil der Arbeit. Verschiedene Analysemethoden können selbst gewählt und kombiniert eingesetzt werden, um die Änderung Emissionsrate im niederen ng-Bereich durch verschiedene Verpackungsszenarien bei Raumtemperatur zu bestimmen und die Detektierbarkeit verschiedener Realszenarien im Rahmen eines Projektes zu beurteilen und Signaturausbreitungsmodelle zu ermöglichen.

Ansprechpartner:
Prof. G. Holl, S. Stelzig

Hochschule Bonn-Rhein-Sieg