Ultrasonic resonator for on-line enrichment of functionalized nanoparticles

Abstract

Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung eines Ultraschall Resonators zum Anreichern von Nanopartikeln für die chemische Spurenanalyse. Das Institut für angewandte Physik der Technischen Universität Wien hat bereits Erfahrungen im Bau solcher Zellen, welche zur Optimierung hinsichtlich ihrer Strömungscharakteristik und akustischen Eigenschaften genutzt wurden. Als Ultraschall Resonator wurde eine Quarzglas Durchfluss-Küvette angeschafft und mit Piezo Keramiken ausgestattet. Dieser Prototyp wurde für Simulationen und Experimente verwendet, die sehr gute Strömungseigenschaften mit einer Spritzenpumpe zeigten. Zudem wurde eine annehmbare akustische Schallstrahlungskraft zum Einfangen der Partikel demonstriert. In Experimenten mit Silizium Partikeln (MCM-41) in einer 1% HNO3 Suspension, die durch die Zelle fließt, wurden mögliche Anwendungsmethoden für die chemische Spurenanalyse mit einem ICP-OES Messgerät untersucht.

The focus of this thesis is the development of an ultrasonic resonator. The purpose of the resonator is to capture nanoparticles for trace analysis chemistry. The Institute of Applied Physics of the Vienna University of Technology has experience in building ultrasonic resonators and their previous knowledge was used for optimization of possible cells. The focus of the optimization was the flow and acoustic characteristics. A cell with a good flow through characteristic was purchased and equipped with piezo ceramics to be used as an ultrasonic resonator. This prototype was used for simulations and experiments, which showed very good flow characteristics with a syringe pump and a decent acoustic capturing force. In a setting of silica particles (MCM-41) in a 1% HNO3 suspension flowing through the cell, possible application methods were investigated for trace analysis chemistry with an ICP-OES measurement device.