Optimierte Eisenoxidpartikel für medizinische und rheologische Anwendungen

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Ziel des Projektes im Rahmen des DFG-Schwerpunktes "Kolloidale magnetische Flüssigkeiten: Grundlagen, Entwicklung und Anwendung neuartiger Ferrofluide" ist die Entwicklung von magnetischen Eisenoxidpartikeln aus Magnetit oder Maghämit im Größenbereich von 15 bis 50 nm (mittlere Korngrößen) und von magnetischen Flüssigkeiten daraus. Solche Partikel in diesem Größenbereich sind über einfache nasschemische Fällungsmethoden nicht herstellbar oder zeigen eine extrem breite Korngrößenverteilung, was bestimmte Anwendungen ausschließt. Magnetische Flüssigkeiten aus solchen Partikeln sind notwendig für: - medizinische Anwendung bei der Krebstherapie (Hyperthermie), bei der erhöhte magnetische Hysterese- bzw. Relaxationsverluste in Fluiden aus Partikeln im Grenzgebiet zum Superparamagnetismus genutzt werden, um Tumorgewebe thermisch zu zerstören. - die Möglichkeit einer erhöhten Relaxationszeit der Néel-Relaxation in Ferrofluiden, die über der Brown-Relaxationszeit liegt, was die magnetische Detektion biologischer Bindungsreaktionen ermöglicht. Für diese Anwendungen sind Partikel um 20 nm Korngröße erforderlich. Andere Magnetmaterialien mit erhöhter magnetokristallinen Anisotropie können aufgrund der Bioverträglichkeit nicht in-vivo eingesetzt werden. - die Anwendung in nano-magnetorheologischen Fluiden (nano-MRF). Geeignete Partikel (20 bis 50 nm) bzw. nano-MRF sind z.Z. nicht kommerziell erhältlich. Sie liegen in ihren Eigenschaften zwischen denen von Ferrofluiden und MRF, d.h. verbinden große magnetoviskose Effekte mit relativ guter Sedimentationsstabilität, was sie für rheologische Anwendungen interessant macht. Alle Fluide werden umfassend magnetisch charakterisiert. Die Herstellung der Partikelhüllen, die Charakterisierung der magnetfeldabhängigen rheologischen Eigenschaften und die Nutzung der erhöhten magnetischen Verluste erfolgt in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsgruppen in Deutschland.