Chemie Neue Elektrode zum Messen von Ionenkonzentrationen
Mini-Messsysteme für Ionenkonzentrationen haben Entwickler bislang vor Herausforderungen gestellt. Größe, Kosten und reproduzierbare Messergebnisse waren nicht unter einen Hut zu bringen.
Für Blutanalysen und industrielle Tests müssen Anwender oft die Konzentration bestimmter Ionen messen. Die Geräte dafür sind derzeit groß und nicht günstig produzierbar. Eine Lösung für dieses Problem beschreibt ein Forscherteam um Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum für Elektrochemie der RUB in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“.
Die Wissenschaftler konzipierten eine Elektrode, die stabil die Konzentration bestimmter positiv geladener Ionen misst, günstig in Masse produzierbar wäre und kleiner als 100 Mikrometer sein könnte.
Messsystem ohne Flüssigkeit
Bisherige Messsysteme waren auf eine Elektrolytlösung angewiesen, die die zu messende Ionensorte enthält. Will man das System jedoch in kleinem Format umsetzen, ist nicht genug Platz für diese Flüssigkeit. Schuhmanns Team fand einen Weg, eine Elektrode ganz ohne Elektrolytlösung herzustellen. Das war bislang besonders für solche Elektroden problematisch, die die Konzentration von positiv geladenen Ionen ermitteln.
„Die Lösung war überraschend einfach“, sagt Schuhmann. Statt einer Elektrolytlösung nutzten die Chemiker ein festes Elektrodenmaterial, das direkt für die zu messende Ionensorte sensitiv ist. Um Lithiumionen zu detektieren, griffen sie auf Lithium-Eisen-Phosphat zurück. Diese Substanz kann Lithiumionen temporär einlagern und später wieder abgeben.
„Nun müssen wir nach weiteren Elektrodenmaterialien suchen, die andere positiv geladene Ionen wie Natrium- oder Kaliumionen einlagern können“, so Schuhmann. „Dabei haben wir schon ganz gute Fortschritte erzielt.“
