Determination of uronic acids in sugarcane bagasse by anion-exchange chromatography using an electrode modified with copper nanoparticles

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nanoelectrocatalytic oxidation of lactic acid using nickel nanoparticles

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Preparation of Coated Microtools for Electrochemical Machining Applications

PREPARATION OF COATED MICROTOOLS FOR ELECTROCHEMICAL MACHINING APPLICATIONS Ajaya K. Swain, M.S. University of Nebraska, 2010 Advisor: K.P. Rajurkar Coated tools have improved the performance of both traditional and nontraditional machining processes and have resulted in higher material removal, better surface finish, and increased wear resistance. However, a study on the performance of coated tools in micromachining has not yet been adequately conducted. One possible reason is the difficulties associated with the preparation of coated microtools. Besides the technical requirement, economic and environmental aspects of the material and the coating technique used also play a significant role in coating microtools. This, in fact, restricts the range of coating materials and the type of coating process. Handling is another major issue in case of microtools purely because of their miniature size. This research focuses on the preparation of coated microtools for pulse electrochemical machining by electrodeposition. The motivation of this research is derived from the fact that although there were reports of improved machining by using insulating coatings on ECM tools, particularly in ECM drilling operations, not much literature was found relating to use of metallic coating materials in other ECM process types. An ideal ECM tool should be good thermal and electrical conductor, corrosion resistant, electrochemically stable, and stiff enough to withstand electrolyte pressure. Tungsten has almost all the properties desired in an ECM tool material except being electrochemically unstable. Tungsten can be oxidized during machining resulting in poor machining quality. Electrochemical stability of a tungsten ECM tool can be improved by electroplating it with nickel which has superior electrochemical resistance. Moreover, a tungsten tool can be coated in situ reducing the tool handling and breakage frequency. The tungsten microtool was electroplated with nickel with direct and pulse current. The effect of the various input parameters on the coating characteristics was studied and performance of the coated microtool was evaluated in pulse ECM. The coated tool removed more material (about 28%) than the uncoated tool under similar conditions and was more electrochemical stable. It was concluded that nickel coated tungsten microtool can improve the pulse ECM performance.

Raman and XRD study on brookite-anatase coexistence in cathodic electrosynthesized titania

Among the many methods developed for the synthesis of titanium dioxide, cathodic electrosynthesis has not received much attention because the resulting amorphous oxy-hydroxide matrix demands a further thermal annealing step to be transformed into crystalline titania. However, the possibility of filling deep recessed templates by the control of the solidliquid interface makes it a potentially suitable technique for the fabrication of porous scaffolds for photovoltaics and photocatalysis. Furthermore, a careful control of the crystallization process enables the growth of larger grains with lower density of grain boundaries, which act as electron traps that slow down electronic transport and promote charge recombination. In this report, well crystallized titania deposits were obtained by thermal annealing of amorphous deposits fabricated by cathodically assisted electrosynthesis on indium-tin oxide (ITO)substrates. The combined use of Raman spectroscopy and X-ray diffraction showed that the crystallization process is more intricate than previously assumed. It is shown that the amorphous matrix evolves into a rutile-free mixture of brookite and anatase at temperatures as low as 200 degrees C that persists up to 800 degrees C, when pure anatase dominates. The amount of brookite in the brookiteanatase mixture reaches a maximum at 400 degrees C. This very simple method for obtaining a brookiteanatase mixture and the ability to tune their proportions by thermal annealing is a promising alternative whose potential for solar cells and photocatalysis deserves a careful evaluation. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Evaluating the performance of polypyrrole nanowires on the electrochemical sensing of ammonia in solution

This work encompasses the direct electrodeposition of polypyrrole nanowires onto Au substrates using different electrochemical techniques: normal pulse voltammetry (NPV) and constant potential method with the aim in applying these films for the first time in ammonia sensing in solution. The performance of these nanowire-based sensors are compared and evaluated in terms of: film morphology (analyzed with scanning electron microscopy); their sensitivity towards ammonia; electrochemical and contact angle measurements. For nanowires prepared by NPV, the sensitivity towards ammonia increases with increasing amount of electrodeposited polypyrrole, as expected due to the role of polypyrrole as electrochemical transducer for ammonia oxidation. On the other hand, nanowires prepared potentiostatically displayed an unexpected opposite behavior, attributed to the lower conductivity of longer polypyrrole nanowires obtained through this technique. These results evidenced that the analytical and physico-chemical features of nanostructured sensors can differ greatly from those of their conventional bulky analogous. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

STRATEGIES FOR PREPARATION OF MOLECULARLY IMPRINTED POLYMERS MODIFIED ELECTRODES AND THEIR APPLICATION IN ELECTROANALYSIS: A REVIEW

Molecularly imprinted polymers (MIP's) have been applied in several areas of analytical chemistry, including the modification of electrodes. The main purpose of such modification is improving selectivity; however, a gain in sensitivity was also observed in many cases. The most frequent approaches for these modifications are the electrodeposition of polymer films and sol gel deposits, spin and drop coating and self-assembling of films on metal nanoparticles. The preparation of bulk (body) modified composites as carbon pastes and polymer agglutinated graphite have also been investigated. In all cases several analytes including pharmaceuticals, pesticides, and inorganic species, as well as molecules with biological relevance have been successfully used as templates and analyzed with such devices in electroanalytical procedures. Herein, 65 references are presented concerning the general characteristics and some details related to the preparation of MIP's including a description of electrodes modified with MIP's by different approaches. The results using voltammetric and amperometric detection are described.

Magnetic nanohydrometallurgy: A promising nanotechnological approach for metal production and recovery using functionalized superparamagnetic nanoparticles

We report on a new, promising nanotechnological approach for hydrometallurgy based on recyclable, chemically functionalized superparamagnetic nanoparticles. In this process, the metal ions (e.g. Cu2+) are captured by the nanoparticles and confined at the electrode surface by means of an external magnet. Due to the pre-concentration effect the electrodeposition process is greatly improved, yielding the pure metal in a much shorter time in comparison with the conventional electrodeposition process. After the electrolysis, the magnetic nanoparticles are ready to return to the process. The proposed strategy can advantageously be incorporated in hydrometallurgy, reducing the number of steps associated with complexation, organic solvent extraction, metal release and diffusional electroprocessing, leading to a more sustainable technology. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nanogravimetric study of lead underpotential deposition on selenium thin films as a semiconductor alloy formation procedure

An electrochemical quartz crystal microbalance Au electrode modified with a Se thin film was used to investigate the electrochemical behavior of lead ad-atoms using underpotential deposition (UPD) conditions. A specific quasi-reversible process was observed during the reduction of Pb2+ on Se thin films in perchloric acid media. The charge density of Pb ad-atoms on Se thin film (46.86 mu C cm(-2)) suggests a recovery of 0.1 monolayers, which is in good agreement with EQCM data. The Se thin film can be successfully alloyed with Pb atoms that are deposited by chronoamperometry using time intervals large enough to allow for diffusion toward the inner Se phase. Linear sweep voltammetry combined with EQCM in perchloric acid was used to characterize the amount of Pb absorbed in the Se thin film. These findings offer a new strategy for alloy formation in semiconductor films using UPD as an effective tool to quantify the exact amount of the incorporated metal.

An EQCM-D study of the influence of chloride on the lead anodic oxidation

The influence of chloride on the electrodeposition of lead films and their dissolution in anodic stripping voltammetric experiments was examined. Gold substrates were plated with lead films, and mass changes were monitored by using the electrochemical quartz crystal microbalance with dissipation factor (EQCM-D). The results showed that the amount of electrodeposited lead is slightly dependent on the chloride concentration. The charge/mass ratio data indicated the presence of Pb(I) and Pb(II) as a result of film dissolution, and the precipitation and deposition of PbCl2 onto the electrode surface. Scanning electron microscopy images revealed that the morphology of the lead film was strongly influenced by chloride present in the plating solution and that much rougher films were obtained in comparison with those obtained in the absence of chloride. The rate of the anodic dissolution was higher for lead films with higher surface areas, which lead to an increase in their stripping voltammetric currents. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudo eletroquímico da recuperação de metais de pilhas e de baterias descartadas após o uso

O objetivo da pesquisa é recuperar os principais metais presentes em um lote com uma mistura de diversos tipos de pilhas e de baterias descartadas após o uso, lote obtido em um posto de coleta. Para esse estudo, o resíduo das pilhas e das baterias foi moído, reduzido em forno elétrico, submetido à separação magnética e lixiviado. A composição química, após a lixiviação, foi reproduzida em uma solução sintética, que foi submetida à extração por solventes e reextração sendo que as soluções obtidas, após as reextrações, foram utilizadas como eletrólitos. Manganês, cobre, cobalto e níquel são recuperados na forma metálica após um tratamento que inclui as etapas pirometalúrgica, hidrometalúrgica e eletroquímica. Estudos anteriores definiram os parâmetros das etapas pirometalúrgica, lixiviação e extração por solventes que proporcionaram separação mais seletiva dos íons metálicos que se pretende recuperar. A contribuição do presente estudo é encontrar um processo que trate de todos os tipos de pilhas e de baterias juntos e recuperar seus metais mais importantes, evitando, assim, a etapa de separação prévia das baterias. Os filmes foram analisados quanto à sua espessura e composição.

Sviluppo di biosensori: modifiche di superfici elettrodiche e sistemi di immobilizzazione enzimatica

An amperometric glucose biosensor was developed using an anionic clay matrix (LDH) as enzyme support. The enzyme glucose oxidase (GOx) was immobilized on a layered double hydroxide Ni/Al-NO3 LDH during the electrosynthesis, which was followed by crosslinking with glutaraldehyde (GA) vapours or with GA and bovine serum albumin (GABSA) to avoid the enzyme release. The electrochemical reaction was carried out potentiostatically, at -0.9V vs. SCE, using a rotating disc Pt electrode to assure homogeneity of the electrodeposition suspension, containing GOx, Ni(NO3)2 and Al(NO3)3 in 0.3 M KNO3. The mechanism responsible of the LDH electrodeposition involves the precipitation of the LDH due to the increase of pH at the surface of the electrode, following the cathodic reduction of nitrates. The Pt surface modified with the Ni/Al-NO3 LDH shows a much reduced noise, giving rise to a better signal to noise ratio for the currents relative to H2O2 oxidation, and a linear range for H2O2 determination wider than the one observed for bare Pt electrodes. We pointed out the performances of the biosensor in terms of sensitivity to glucose, calculated from the slope of the linear part of the calibration curve for enzimatically produced H2O2; the sensitivity was dependent on parameters related to the electrodeposition in addition to working conditions. In order to optimise the glucose biosensor performances, with a reduced number of experimental runs, we applied an experimental design. A first screening was performed considering the following variables: deposition time (30 - 120 s), enzyme concentration (0.5 - 3.0 mg/mL), Ni/Al molar ratio (3:1 or 2:1) of the electrodeposition solution at a total metals concentration of 0.03 M and pH of the working buffer solution (5.5-7.0). On the basis of the results from this screening, a full factorial design was carried out, taking into account only enzyme concentration and Ni/Al molar ratio of the electrosynthesis solution. A full factorial design was performed to study linear interactions between factors and their quadratic effects and the optimal setup was evaluated by the isoresponse curves. The significant factors were: enzyme concentration (linear and quadratic terms) and the interaction between enzyme concentration and Ni/Al molar ratio. Since the major obstacle for application of amperometric glucose biosensors is the interference signal resulting from other electro-oxidizable species present in the real matrices, such as ascorbate (AA), the use of different permselective membranes on Pt-LDHGOx modified electrode was discussed with the aim of improving biosensor selectivity and stability. Conventional membranes obtained using Nafion, glutaraldehyde (GA) vapours, GA-BSA were tested together with more innovative materials like palladium hexacyanoferrate (PdHCF) and titania hydrogels. Particular attention has been devoted to hydrogels, because they possess some attractive features, which are generally considered to favour biosensor materials biocompatibility and, consequently, the functional enzyme stability. The Pt-LDH-GOx-PdHCF hydrogel biosensor presented an anti-interferant ability so that to be applied for an accurate glucose analysis in blood. To further improve the biosensor selectivity, protective membranes containing horseradish peroxidase (HRP) were also investigated with the aim of oxidising the interferants before they reach the electrode surface. In such a case glucose determination was also accomplished in real matrices with high AA content. Furthermore, the application of a LDH containing nickel in the oxidised state was performed not only as a support for the enzyme, but also as anti-interferant sistem. The result is very promising and it could be the starting point for further applications in the field of amperometric biosensors; the study could be extended to other oxidase enzymes.

Der Einsatz elektrochemischer Methoden für die Untersuchung superschwerer Elemente

Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Experimentaufbaus für die elektrochemische Abscheidung von Transactiniden mit anschließender Detektion. Zu diesem Zweck wurden Experimente mit den Homologen dieser Elemente durchgeführt. Die Elektrodeposition von Tracermengen an Fremdelektroden führt zu einer Elektrodenbedeckung von weniger als einer Monolage. Die erforderlichen Abscheidepotentiale sind häufig positiver, als nach der Nernst’schen Gleichung zu erwarten ist. Dieses Phänomen nennt man Unterpotentialabscheidung. In zahlreichen Versuchen mit Radiotracern wurde die Abscheideausbeute als Funktion des Elektrodenpotentials bestimmt, wobei abzuscheidendes Ion, Elektrodenmaterial und Elektrolyt variiert wurden. Es wurden kritische Potentiale, bei denen eine nennenswerte Abscheidung gerade begann, ermittelt sowie Potentiale für die Abscheidung von 50 % der in der Lösung befindlichen Atome. Diese Werte wurden mit theoretisch vorhergesagten Potentialen und Werten aus der Literatur verglichen. Die Abscheidung von Pb als Homologem von Element 114 funktionierte sehr gut an Elektroden aus Palladium oder palladinierten Nickelelektroden unter Verwendung von 0,1 M HCl als Elektrolyt. Zur Charakterisierung der Unterpotentialabscheidung wurde neben der Radiotracer-Methode auch die Cyclovoltammetrie eingesetzt. Hier findet die Abscheidung der ersten Monolage auf der Elektrode ebenfalls häufig bei positiveren Potentialen statt, als die der Hauptmenge. Die mit beiden Methoden ermittelten Werte wurden einander gegenübergestellt. Die Elektrodeposition von kurzlebigen Isotopen muss sehr schnell erfolgen. Es konnte gezeigt werden, dass eine hohe Temperatur und damit verbunden eine niedrige Viskosität des Elektrolyten die Abscheidung beschleunigt. Ebenfalls wichtig ist ein gutes Rühren der Lösung, um eine kleine Nernst’sche Diffusionsschichtdicke zu erzielen. Das Verhältnis von Elektrodenfläche zu Elektrolytvolumen muss möglichst groß sein. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde eine für schnelle Elektrolysen optimierte Elektrolysezelle entwickelt. Unter Einsatz dieser Zelle wurden die Abscheidegeschwindigkeiten für verschiedene Ionen- und Elektrodenkombinationen gemessen. Es wurden Experimente zur Kopplung von Gasjet und Elektrolysezelle durchgeführt, dabei wurde sowohl mit am Reaktor erzeugten Spaltprodukten, mit Pb-Isotopen aus einer emanierenden Quelle und mit am Beschleuniger erzeugten Isotopen gearbeitet. Mit den dort gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Experimentaufbau für die kontinuierliche Abscheidung und Detektion von kurzlebigen Isotopen realisiert. Am Beschleuniger wurden u. a. kurzlebige Hg- und Pb-Isotope erzeugt und mit einem Gasjet aus der Targetkammer zum ALOHA-System transportiert. Dort wurden sie in einem quasi-kontinuierlichen Prozess in die wässrige Phase überführt und zu einer Elektrolyszelle transportiert. In dieser erfolgte die Elektrodeposition auf eine bandförmige Elektrode aus Nickel oder palladiniertem Nickel. Nach der Abscheidung wurde das Band zu einer Detektorphalanx gezogen, wo der -Zerfall der neutronenarmen Isotope registriert wurde. Es wurden charakteristische Größen wie die Abscheidegeschwindigkeit und die Gesamtausbeute der Elektrolyse ermittelt. Das System wurde im Dauerbetrieb getestet. Es konnte gezeigt werden, dass der gewählte Aufbau prinzipiell für die Abscheidung von kurzlebigen, am Beschleuniger erzeugten Isotopen geeignet ist. Damit ist eine wichtige Voraussetzung für den zukünftigen Einsatz der Methode zum Studium der chemischen Eigenschaften der superschweren Elemente geschaffen.

Stabilizzazione del Blu di Prussia con film politiofenici depositati per via elettrochimica

Hydrogen peroxide (H2O2) is a powerful oxidant which is commonly used in a wide range of applications in the industrial field. Several methods for the quantification of H2O2 have been developed. Among them, electrochemical methods exploit the ability of some hexacyanoferrates (such as Prussian Blue) to detect H2O2 at potentials close to 0.0 V (vs. SCE) avoiding the occurrence of secondary reactions, which are likely to run at large overpotentials. This electrocatalytic behaviour makes hexacyanoferrates excellent redox mediators. When deposited in the form of thin films on the electrode surfaces, they can be employed in the fabrication of sensors and biosensors, normally operated in solutions at pH values close to physiological ones. As hexacyanoferrates show limited stability in not strongly acidic solutions, it is necessary to improve the configuration of the modified electrodes to increase the stability of the films. In this thesis work, organic conducting polymers were used to fabricate composite films with Prussian Blue (PB) to be electro-deposited on Pt surfaces, in order to increase their pH stability. Different electrode configurations and different methods of synthesis of both components were tested, and for each one the achievement of a possible increase in the operational stability of Prussian Blue was verified. Good results were obtained for the polymer 3,3''-didodecyl-2,2':5',2''-terthiophene (poly(3,3''-DDTT)), whose presence created a favourable microenvironment for the electrodeposition of Prussian Blue. The electrochemical behaviour of the modified electrodes was studied in both aqueous and organic solutions. Poly(3,3''-DDTT) showed no response in aqueous solution in the potential range where PB is electroactive, thus in buffered aqueous solution is was possible to characterize the composite material, focusing only on the redox behaviour of PB. A combined effect of anion and cation of the supporting electrolyte was noticed. The response of Pt electrodes modified with films of the PB /poly(3,3''-DDTT) composite was evaluated for the determination of H2O2. The performance of such films was found better than that of the PB alone. It can be concluded that poly(3,3''-DDTT) plays a key role in the stabilization of Prussian Blue causing also a wider linearity range for the electrocatalytic response to H2O2.

Molecular plating of thin lanthanide layers with improved material properties for nuclear applications

In der vorliegenden Arbeit werden Experimente beschrieben, die zu einem vertieften Verständnis fundamentaler Prozesse bei der elektrochemischen Herstellung von Dünnschichten, sog. Targets, für kernphysikalische und -chemische Studien führten. Targets wurden mittels 'Molecular Plating' (MP) hergestellt, indem eine Elektrodeposition aus organischem Medium in der Regel bei konstantem Strom in Zwei-Elektroden-Zellen. Die Resultate erlaubten, optimierte Herstellungs-bedingungen zu ermitteln, welche die Produktion deutlich verbesserter Targets erlaubten. MP bei konstantem Strom ist ein massentransportkontrollierter Prozess. Der angelegte Strom wird durch einen konstanten Fluss elektroaktiver Spezies zur Kathode – auf der die Schicht wächst – und Anode aufrechterhalten. Die Untersuchungen zeigten, dass das Zellenpotential des Elektrodepositionsystems immer durch den Ohm'schen Spannungsabfall auf Grund des Widerstandes der verwendeten Lösung dominiert wurde. Dies erlaubte die Herleitung einer Beziehung zwischen dem Zellenpotential und der Konzentration der elektroaktiven Spezies. Die Beziehung erlaubt die Erklärung des gemessenen zeitlichen Verlaufs des Zellenpotentials während der Abscheidung als Funktion der Elektrolytkonzentration. Dies dient als Basis, auf der nun ein umfassenderes Bild der Prozesse, die für die charakteristischen Minima im Potentialverlauf einer Abscheidung verantwortlich sind, gewonnen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass die Minima mit der fast vollständigen Entfernung (durch Abscheidung) der aus einem gelösten Salz erzeugten Nd-Ionen korrespondieren. Die abgeschiedene Spezies wurde als Nd3+ identifiziert, vermutlich als Carboxylat, Oxid oder Hydroxid, was auf Grund der hohen negative Werte des Standardredoxpotentials der Lanthanide verständlich erscheint. Von den vorliegenden elektroaktiven Spezies tragen die Nd3+ Ionen nur zu knapp 20% zum Gesamtstrom bei. Durch Elektrolyse tragen auch die Lösungsmittelkomponenten zu diese Strom bei. Die Gegenwart von elektrolysiertem Lösungsmittel wurde in Analysen der Dünnschichten bestätigt. Diese waren immer mit chemi- und physisorbierten Lösungsmittelmolekülen bedeckt. Die Analyse der Dünnschichten zeigte, dass die Oberflächen von einem furchenartiges Netz durchzogen waren, und dass diese während des Trocknen der Schichten nach dem MP entstanden. Ob die Schichten an Luft oder in inerter Atmosphäre trockneten, hatte keinen Einfluss. Es wurden Experimente mit mehreren Lösungsmitteln durchgeführt, die sich deutlich in ihren physikalischen Eigenschaften, v.a. dem Siedepunkt, unterschieden. Furchenfreie Dünnschichten konnten insbesondere bei MP in N,N-dimethylformamide (DMF) erzeugt werden. Die Verwendung von DMF in Kombination mit einer Abscheidung auf sehr glatten Substraten erlaubte die Produktion von sehr homogenen, glatten und defektfreien Schichten. Diese waren vermutlich geringeren inneren Spannungen während des Trocknens ausgesetzt, als Schichten auf raueren Substraten oder solche, die aus flüchtigeren Lösungsmitteln hergestellt wurden. Die Oberflächenrauigkeit des Substrats und das gewählte Lösungsmittel wurden so als Schlüsselfaktoren für die Produktion hochqualitativer Schichten identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass mit MP eine sehr effiziente Methode zur Herstellung homogener Schichten mit exzellenter Ausbeute ist. In weiteren Experimenten mit dem primordialen Alpha-Emitter 147Sm als Modellisotop wurde die Eignung solcher Schichten als Alpha-Quelle untersucht. Sowohl die Energieauflösung als auch der Anteil der Alpha-Teilchen, die den Detektor erreichten, waren von den Quelleneigenschaften abhängig. Die Effekte wurden verschiedenen Variablen der Dünnschicht zugeordnet, welche die Alpha-Spektren beeinflussten. Dominant war die Wahl des Lösungsmittels und die Rauigkeit des Substrats. Dies beeinflusste Schichtdicke und -morphologie sowie die Art des Schichtwachstums und veränderte die Detektionseffizienz in Alpha-Messungen bis zu 15%. Nur homogene, ebene Schichten, die aus DMF auf glatten Substraten abgeschieden wurden, eignen sich optimal als Alpha-Quelle. Die gewonnenen Ergebnisse erlauben die optimierte Herstellung nuklearer Targets durch MP. Künftige Anwendungen beinhalten insbesondere die Herstellung von Targets für neutroneninduzierte Spaltexperimente und untergrundarmeAlpha-Messungen sehr kleiner Aktivitäten.

Kolloide und ihre Überstrukturen als Bausteine zur Herstellung funktioneller Materialien

In dieser Arbeit wird die Synthese von Polymerkolloiden mit unterschiedlichen Formen und Funktionalitäten sowie deren Verwendung zur Herstellung kolloidaler Überstrukturen beschrieben. Über emulgatorfreie Emulsionspolymerisation (SFEP) erzeugte monodisperse sphärische Kolloide dienen als Bausteine von Polymeropalen, die durch die Selbstorganisation dieser Kolloide über vertikale Kristallisation (mit Hilfe einer Ziehmaschine) oder horizontale Kristallisation (durch Aufschleudern oder Aufpipettieren) entstehen. Durch die Kontrolle der Kugelgröße über die Parameter der Emulsionspolymerisation sowie die Einstellung der Schichtdicke der Kolloidkristalle über die Anpassung der Kristallisationsparameter ist die Erzeugung von qualitativ hochwertigen Opalen mit definierter Reflektionswellenlänge möglich. Darüber hinaus kann die chemische und thermische Beständigkeit der Opale durch den Einbau von Vernetzern oder vernetzbaren Gruppen in die Polymere erhöht werden. Die Opalfilme können als wellenlängenselektive Reflektoren in auf Fluoreszenzkonzentratoren basierenden Solarzellensystemen eingesetzt werden, um Lichtverluste in diesen Systemen zu reduzieren. Sie können auch als Template für die Herstellung invertierter Opale aus verschiedenen anorganischen Oxiden (TiO2, Al2O3, ZnO) dienen. Über einen CVD-Prozess erzeugte ZnO-Replika besitzen dabei den Vorteil, dass sie nicht nur eine hohe optische Qualität sondern auch eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Dies ermöglicht sowohl deren Einsatz als Zwischenreflektor in Tandemsolarzellen als auch die Herstellung hierarchischer Strukturen über die Elektroabscheidung von Nanokristallen. In einem weiteren Teil der Arbeit wird die Herstellung funktioneller formanisotroper Partikel behandelt. Durch die Entmischung von mit Monomer gequollenen vernetzten Partikeln in einer Saatpolymerisation sind mehrere Mikrometer große Kolloide zugänglich, die aus zwei interpenetrierenden Halbkugeln aus gleichen oder verschiedenen Polymeren bestehen. Dadurch sind unter anderem Glycidyl-, Alkin- und Carbonsäuregruppen in die eine oder die andere Halbkugel integrierbar. Diese funktionellen Gruppen erlauben die Markierung bestimmter Partikelhälften mit Farbstoffen, die Beschichtung von Partikelbereichen mit anorganischen Oxiden wie SiO2 sowie die Erzeugung amphiphiler formanisotroper Partikel, die sich an Grenzflächen ausrichten lassen. Das Synthesekonzept kann - ausgehend von mittels SFEP erzeugten stark vernetzten PMMA-Partikeln - auch auf kleine Kolloide mit Größen von mehreren hundert Nanometern übertragen werden.