Duale Sensorik für eine hochspezifische und quantitative chemische Analyse beim Nachweis von Pestiziden

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Olfa Kanoun
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449639277

Pestizide gehören zu den problematischen Schadstoffen, die in Wasser, Nahrungsmitteln und Boden gefunden werden, da sie sich in der Umwelt anreichern und ein ernstes Risiko für die Menschen darstellen. Die Goldstandard-Ansätze der analytischen chemischen Erkennung sind kostspielig und aufwendig. Elektrochemische Methoden (EC), wie z. B. die Impedanzspektroskopie und die voltammetrischen Methoden, sind preiswert und quantitativ, werden in der analytischen Chemie häufig eingesetzt, haben aber in der Regel eine geringe Selektivität. Die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) ist hochempfindlich und erkennt chemische "Fingerabdrücke" von Molekülen, steht aber vor kritischen Herausforderungen, wenn es um die Durchführung quantitativer Analysen geht. Die Kombination der beiden Messprinzipien in einer Messmethode bietet die Möglichkeit, spezifischere und quantifizierbare Informationen über komplexe Analyten zu gewinnen, die Empfindlichkeit zu verbessern und Synergieeffekte zu realisieren. Dennoch bringt sie aufgrund der erwarteten Abhängigkeit der beiden Methoden einige Herausforderungen mit sich. Das elektrische Potential beeinflusst die Oberflächeneigenschaften, die Ionenkonzentration und den Ladungstransfer zwischen den Analyten und beeinflusst dadurch auch die SERS-Verstärkung. Die photoinduzierten Effekte, wie photokatalytische Reaktionen auf plasmonischen Oberflächen, können neue Produkte erzeugen, die neue Möglichkeiten bieten, zusätzliche Informationen über die komplexen Mischungen zu erhalten, indem diese Produkte elektrochemisch analysiert werden. In diesem Projekt soll die Kombination von EC-Methoden mit SERS für den ultrasensitiven markierungsfreien Nachweis von Analyten in komplexen Gemischen untersucht werden. Es zielt darauf ab, grundlegende Fragen, die dieser Dual-Sensing-Ansatz eröffnet, bezüglich Durchführbarkeit, Konfiguration, prospektiver Spezifizitäts- und Quantifizierungsgrenzen in der Tiefe zu beantworten und Synergieeffekte und gegenseitige Einflüsse beim Pestizidnachweis zu identifizieren. Das erworbene Wissen soll die Grundlage für neuartige und kostengünstige tragbare, hochspezifische und ultrasensitive Sensorsysteme bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Evgeniya Sheremet, bis 3/2022