Systematische Struktur-Wirkungs-Untersuchungen zwischen halbleitenden Metalloxidsensoren und Kohlenwasserstoffen : Auswahl spezifischer Gassensoren zum Nachweis von Analyten unterschiedlicher funktioneller Gruppen in der Lebensmittelanalytik

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein von den bisherigen Verfahren abweichender Ansatz verfolgt, um eine elektronische Nase fürAnwendungen in der Lebensmittelanalytik zu entwickeln. Man geht nicht von einer möglichst großen Anzahl von Sensoren aus, sondernversucht die Struktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den einzelnen Sensoren und den relevanten Aromastoffen aufzuklären, um so einegeringe Anzahl Sensoren mit maximaler Selektivität für das spezifische Problem zu erhalten. Anhand der funktionellen Gruppen der Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren, Ester und Ketone wurde der Einfluß desSättigungsgrades, der funktionellen Gruppe und der Kettenlänge untersucht. Abhängig vom Sensormaterial wurden die unterschiedlicheSelektivitäten ausgearbeitet und dargestellt. Für etwa 25 verschiedene Metalloxide - teilweise auch als binäre Mischungen und mit Edelmetalldotierungen versehen - wurden dieSensorsignale beim Angebot der oben erwähnten Kohlenwasserstoffe untersucht und tabellarisch aufgetragen. Hierbei wurde der Einflußverschiedener Betriebsparameter, wie z.B. der Oberflächentemperatur untersucht. Für die jeweiligen Kohlenwasserstoffe wurden dieoptimalen Sensoren mit den entsprechenden Betriebsparametern herausgearbeitet und dargestellt. Um ein Sensorsystem in einer realen Anwendung einsetzen zu können, ist es wichtig zu überprüfen, ob die in dieser Anwendungvorkommenden Konzentrationen noch im sicher detektierbaren Bereich liegen. Anhand von Verdünnungsreihen wurdenGrenzempfindlichkeiten für undotierte Sensoren, Mischoxidsensoren und bei platindotierte Sensoren bestimmt. Mit Hilfe der Messergebnisse dieser Arbeit wurde eine umfangreiche experimentelle Datenbasis geschaffen, die dieStruktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den verwendeten Metalloxidsensoren und den verschiedenen Kohlenwasserstoffenwiderspiegelt. Aufbauend auf dieser Datenbasis wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt aus dieser Datenbasis unter Formulierung einerProblemstellung die Sensoren mit der maximalen Selektivität für eine spezifische Anwendung herauszusuchen.