MikQSens

Das Verbundvorhaben „MikQSens“ zielt auf die Entwicklung von Diamant-basierten Quantensensoren und ihre Anwendung in Mikroreaktoren. In den Mikroreaktoren sollen die Quantensensoren mit hoher Zeit- und Ortsauflösung eine simultane Messung der Prozessparameter Druck und Temperatur sowie eine neuartige Inline-NMR-Analytik zur Konzentrationsbestimmung von Reaktionspartnern in kleinsten Volumina ermöglichen. Durch die Ausstattung von Flow-Mikroreaktoren mit Diamant-basierten Quantensensoren wird eine ortsaufgelöste Echtzeitüberwachung chemischer Reaktionen an einer Vielzahl von Messpunkten entlang eines Reaktionskanals ermöglicht, sodass Reaktionskinetiken (Reaktionsgeschwindigkeiten) mit geringem Aufwand detailliert untersucht werden können.

Dazu werden sensorisch aktive Farbzentren (NV–, SiV–, GeV–, …) in hochreinen Diamantoid-Partikeln nasschemisch synthetisiert und auf diversen industriellen Substraten aufgebracht. Die auf diesen Substraten fixierten Nanodiamanten werden anschließend über ihre sensorischen Eigenschaften charakterisiert. Verschiedene Funktionsmuster (Durchflussmesszelle, Mikroreaktor) werden mit diesen Quantensensoren ausgestatten. Zum Anregen der Sensoren wird eine optimierte, durchstimmbare CW-Laserquelle inklusive einer x-y-Verschiebeeinheit entwickelt. Außerdem wird die Ausleseoptik und die Datenanalyse für die Messungen von Druck, Temperatur und Inline-NMR-Analytik für die Funktionsmuster entwickelt.

Durch die Ausstattung von Flow-Mikroreaktoren mit Diamantoid-basierten Quantensensoren wird eine ortsaufgelöste Echtzeitüberwachung chemischer Reaktionen an einer Vielzahl von Messpunkten entlang eines Reaktionskanals ermöglicht, sodass Reaktionskinetiken mit geringem Aufwand detailliert untersucht werden können. Die innovativen Quantensensoren und Mikroreaktoren sollen vielfältige Anwendungen in Chemie, Medizin, Pharmazie, Automobiltechnik und weiteren Gebieten finden.