Kristallisation in Einzeltropfen

  • Forschungsthema:Aufbau und Inbetriebnahme einer Mikrchip-Apparatur zur Bestimmung von Kristallisationskinetiken
  • Typ:Masterarbeit
  • Datum:abgeschlossen (02/2016)
  • Betreuung:Spiegel
  • Bearbeitung:Paul Cornel
  • Die Kristallisation in einer Emulsion wird verglichen mit reiner Bulkphase neben der Unterkühlung und Abkühlrate von zusätzlichen Faktoren beeinflusst. Aufgrund der Anzahl und Größenverteilung der Tropfen in Emulsionen sind mehrere Szenarien zu erwarten. Tropfen, welche Fremdkeime enthalten, kristallisieren bevorzugt mit einer ähnlichen Keimbildungsrate wie das reine Bulkmaterial. Für das kristalline Erstarren aller übrigen Tropfen ist abhängig von der Tropfengröße eine stärkere Unterkühlung notwendig.

    Um dieses Verhalten beschreiben zu können, ist eine Kenntnis der Keimbildungsrate im Tropfenkollektiv von großer Bedeutung. Mit Hilfe eines zu entwickelnden mikrofluidischen Aufbaus sollen in dieser Arbeit Induktionszeiten mehrerer unbewegter Tropfen bestimmt und daraus Keimbildungsraten ermittelt werden.

    Der Aufbau besteht aus einen Mikrochip mit T-förmigen Kanal, in welchem durch Dosierung mittels Spritzenpumpen, Emulsionstropfen gewünschter Größe hergestellt werden. Anschließend sollen die Tropfen in einem schleifenförmigen Kanal gelagert und in diesem abgekühlt und beobachtet werden. Hierfür muss eine Temperierung entwickelt werden, die eine präzise Steuerung und Erfassung der Temperatur ermöglicht. Durch eine manuelle Auswertung der Bilder oder mittels geeigneter Software (z.B. ImageJ und Matlab) können anschließend Keimbildungsraten aus den gemessenen Induktionszeiten für verschiedene Parameter wie Tropfengröße, Emulgatorgehalt und Kühlprofil ermittelt werden.

    Bei Interesse könnt ihr euch gerne bei mir per Mail oder telefonisch melden. Die Aufgabenstellung kann je nach Interesse (Matlab, mehr experimentell, etc.) entsprechend angepasst werden.