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Development of an integrated approach based on validated and standardized methods to support the implementation of the EC recommendation for a definition of nanomaterial

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Klassifizierung von Nanomaterialien der Zukunft

Es existieren unzählige Nanomaterialien für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche – darunter Medizin-, Pigment-, Kosmetik-, Solar und Umwelttechnologien. Endanwender, wie z. B. Materialhersteller, benötigen Messmethoden, um zu bestimmen, ob ihr Produkt Nanomaterial enthält.

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Das EU-finanzierte Projekt NanoDefine widmete sich der Entwicklung von robusten, kosteneffektiven und validierten Messmethoden und -instrumenten, mit denen sich die Größe von Nanopartikeln innerhalb des von der EU festgelegten Nanobereichs von 1-100 nm in verschiedenen komplexen industriellen Materialien und Produkten bestimmen lässt. Ein geniales anpassbares E-Tool zur Unterstützung von Endanwendern und Herstellern Eines der wichtigsten Ergebnisse des Projekts war das E-Tool „NanoDefiner“, das Behörden, Wirtschaft und Forscher unterstützt. Diese beteiligten sich als Endanwender an der Auswahl der am besten geeigneten Methoden, um zu bestimmen, ob ein Material im Rahmen der Definition der Europäischen Union als Nanomaterial einzustufen ist oder nicht. Projektkoordinator Dr. Hans Marvin erläutert dazu: „Diese Ansätze sahen alle den Einsatz von Materialien mit unterschiedlicher Form und Beschichtung für ein möglichst breites Anwendungsspektrum vor, die in komplexen Medien und Produkten untersucht wurden.“ Zur Umsetzung der EU-Definition müssen alle herkömmlichen Partikelstoffe unter 100 nm entsprechend klassifiziert werden. Das E-Tool „NanoDefiner“ umfasst dazu ein Handbuch mit ausführlichen Informationen zu den entwickelten Methoden, einschließlich mehrerer Standardarbeitsanweisungen. Partikelspektrometer und Entscheidungsinstrument für unbekannte Materialien und Mehrkomponenten-Stoffe Neben dem NanoDefiner haben die Forscher auch diverse Softwarelösungen entwickelt, darunter ein automatisiertes Partikelspektrometer zur Unterstützung des E-Tools. Mittels einem Transmissionselektronenmikroskop zur Bildanalyse misst das System automatisch die Verteilungen der charakteristischen Größe und Form sowie weiterer Eigenschaften von möglichen Nanomaterialien. Die Ergebnistabelle kann dann auf das E-Tool „NanoDefiner“ hochgeladen werden. Die Forschungsarbeit von NANODEFINE wurde inzwischen auf Mehrkomponenten-Materialien ausgedehnt. „Mittlerweile machen Mehrkomponenten-Nanopartikel einen wesentlichen Anteil aller künstlich hergestellten Materialien aus und werden als Zusatz in verschiedenen gängigen Handelswaren, wie Kosmetikprodukten, verwendet“, erläutert Dr. Marvin. Bisherige Forschungsergebnisse aus dem Projekt INNANOPART haben belegt, dass für Mehrkomponentenanalysen ein Flugzeitmassenspektrometer erforderlich ist. Verbreitung und Zukunftspotenzial Das Tool wurde Interessenträgern bereits bei einer Schulung in Wageningen, auf einer Informationsveranstaltung in Brüssel und in zwei Technologietransfer-Workshops in Frankfurt vorgestellt und dort sehr positiv aufgenommen. In nur vier Monaten haben bereits über 900 Benutzer den Link zum Tool individuell aufgerufen bzw. angefordert. Die Verwendung von NanoDefiner wird dazu in einem Video erklärt. Bedeutenderweise erfolgten außerdem Gespräche mit dem Verband der Chemischen Industrie darüber, wie sich die vielversprechendsten Screening-Methoden in praxisorientiertere reale Anwendungen umsetzen lassen. Dazu zählen u. a. eine volumenspezifische Oberfläche, anhand derer sich eine große Menge stark variierender Partikel korrekt klassifizieren lässt, und die Feld-Fluss-Fraktionierung, ein Trennverfahren, das auf der differentiellen Mobilität basiert. Da das Projekt inzwischen abgeschlossen ist, hat NANODEFINE einen Verwertungsplan für kommerziell verwertbare Ergebnisse aufgestellt. Das E-Tool „NanoDefiner“ wird von einem Partner, der Gemeinsamen Forschungsstelle, übernommen. Im Anschluss daran könnten mögliche Erweiterungen denkbar werden.

Schlüsselbegriffe

NANODEFINE, E-Tool, Nanomaterial, NanoDefiner, EU-Definition, Partikelspektrometer

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