Das Labor von Dr. Shirai am Nagoya Institute of Technology in Japan erforscht die Synthese keramischer Werkstoffe für Anwendungen von der Schadstoffentfernung bis hin zur Raumfahrt. Mit der Monowave 400-Serie und dem Raman-Spektrometer Cora 5001 von Anton Paar kann das Team Mikrowellensynthesen präzise steuern, Reaktionen in Echtzeit überwachen, die Reproduzierbarkeit verbessern und zuverlässige Prozessdaten für Forschung und industrielle Entwicklung gewinnen.
Synthese keramischer Werkstoffe am Nagoya Institute of Technology
Das Labor von Dr. Shirai am Nagoya Institute of Technology in Nagoya, Präfektur Aichi, ist auf die Materialsynthese, insbesondere auf die Synthese keramischer Materialien, spezialisiert. Sein Team entwickelt Materialien für praktische Anwendungen im Alltag, im Gesundheitswesen, im Umweltschutz und im Hightech-Bereich, darunter Materialien, die Luftschadstoffe zersetzen und entfernen können, sowie Materialien für Weltraumanwendungen.
Um neben dem Endprodukt auch den Reaktionsverlauf zu verstehen, setzt das Labor die Mikrowellensynthesesysteme Monowave 400 und Monowave 400R von Anton Paar in Kombination mit dem Raman-Spektrometer Cora 5001 ein.
Reaktionsverlauf in Echtzeit überwachen
Mit den bisherigen Geräten konnte das Team zwar Materialien synthetisieren, den Reaktionsverlauf selbst jedoch nicht beobachten. Durch die Kombination von Mikrowellensynthese und Raman-Spektroskopie ermöglicht das System von Anton Paar den Forschenden, chemische Reaktionen direkt während des Prozesses messtechnisch zu erfassen.
Bei der Synthese keramikbasierter Materialien helfen diese Echtzeiteinblicke den Forschenden, den Reaktionsweg nachzuvollziehen und die Prozesssteuerung zu optimieren.
Reproduzierbare Ergebnisse unabhängig von Bedienerfahrung
Dr. Shirai hebt die Reproduzierbarkeit der Instrumente von Anton Paar hervor. Bei früheren Systemen konnten die Ergebnisse je nach Bedienperson variieren. Die Monowave-Systeme tragen dazu bei, solche Schwankungen zu reduzieren, sodass Anwender unabhängig von ihrem Erfahrungsstand Analysen und Synthesen reproduzierbar durchführen können.
Die Instrumente bieten zudem flexible Funktionen für den Forschungsalltag im akademischen Umfeld. Forschende können zwischen verschiedenen Betriebsarten wählen und Mikrowellenleistung sowie Heizverfahren an die jeweilige Syntheseaufgabe anpassen.
Temperaturregelung und Visualisierung
Die Reaktionsgefäße von Monowave verfügen über eine in den Deckel integrierte Temperaturmessung, die eine präzise Überwachung der Lösungstemperatur während der Mikrowellenbestrahlung ermöglicht.
Das System ermöglicht zudem visuelle Einblicke in den Prozess: Eine Kamera dient der Raman-Spektroskopie, während eine Videokamera Farb- und Formveränderungen im Reaktionsgefäß aufzeichnet. Durch die Verknüpfung dieser visuellen Beobachtungen mit den Raman-Daten kann das Team um Dr. Shirai besser nachvollziehen, wie Reaktionen verlaufen und Zielmaterialien gebildet werden.
