DE102019122079B4 - Verfahren zur bestimmung von nanopolymerpartikeln - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung von Nanopolymerpartikeln, bei dem- aus Fluiden mit mindestens Nanopolymerpartikeln aus Kunststoffen nach dem Entfernen aller anderen Bestandteile, die biologische und anorganische Bestandteile sind, und mindestens auch aller Makro- und Mikropolymerpartikel aus Kunststoffen,- die Nanopolymerpartikel vom Fluid im Wesentlichen vollständig abgetrennt werden,- danach die Nanopolymerpartikel auf die Oberfläche von metallischen Nanostrukturen, die sich auf der Oberfläche eines Trägers befinden, aufgebracht und angereichert werden, und- die Nanopolymerpartikel einer optischen Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie ausgesetzt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Polymerchemie und der Messtechnik und betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Nanopartikeln, wie es beispielsweise für den Nachweis und die Identifikation von Nanopolymerpartikeln im Meerwasser zum Einsatz kommen kann.
  • Die Produktion von Kunststoffen und deren Ausstoß in die Umwelt hält an und ist inzwischen als globale Herausforderung erkannt worden (Galloway, T. S. et al: Nature Ecology & Evolution Vol. 1, 0116 (2017)).
    Kunststoffe werden durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Licht, Temperatur, Sauerstoff oder mechanischen Krafteintrag oder durch Bioorganismen angegriffen und verspröden. Dadurch zerfällt der Kunststoff rasch in Polymerpartikel mit Dimensionen von Makro-, Meso- und Mikropartikeln, aber auch Nanopartikeln.
  • Gemäß den allgemein bekannten Größendefinitionen werden Partikel < 1 mm Abmessungen als Makropartikel bezeichnet. Mikropartikel weisen Abmessungen von 1 µm bis 1 mm auf. Die Bezeichnung Mikroplastik wurde im Jahre 2004 verwendet und kennzeichnete Partikel mit Abmessungen bis ca. 50 µm. Die kleinsten bis 2012 nachgewiesenen Kunststoffpartikel wiesen Abmessungen von ca. 1 µm auf.
  • Nanopolymerpartikel mit bekanntermaßen Abmessungen von < 100 µm sind bisher nicht oder nur mit sehr aufwändigen Verfahren nachweisbar.
  • Die theoretische Häufigkeit von Partikeln nach den o.g. Größenklassifizierungen für ein definiertes Kunststoffvolumen eines Erzeugnisses ist proportional zu deren dritten Potenz. Aus einem Kunststofffabrikat mit einem Volumen von 1 mm3 entstehen somit theoretisch 1000 würfelförmige Kunststoffpartikel, die 100 µm Kantenlänge aufweisen. Bei weiterem Zerfall dieser Würfel auf eine Kantenlänge von 10 nm entstehen 1 Billiarde (1015) einzelne Polymerpartikel.
  • Aufgrund des Vorhandenseins einer Vielzahl an Polymeren und Artikeln aus diesen Polymeren und ihrer Größenvielfalt ist ihr Eintrag in die Umwelt enorm. So sind Polymere als Mikropartikel in vielen Gewässern (Meere, Seen, Flüsse) in Sedimenten vorhanden, aber derartige Mikropolymere sind ebenfalls im städtischen Staub, in Kosmetika, in Haushaltschemikalien, in Lebensmitteln und in den verschiedensten Organismen gefunden worden.
  • Die Charakterisierungsverfahren für derartige Mikroplastikpartikel beruhen bisher alle auf der Bestimmung von physikalischen und chemischen Eigenschaften der voneinander isolierten Kunststoffpartikel neben anorganischen und organischen Partikeln nach Extraktions- und Aufreinigungverfahren. Ziel der etablierten Verfahren ist bisher die Identifikation von Mikroplastikpartikeln, also der Nachweis deren Anwesenheit, die Zuordnung zu bestimmten Kunststoffsorten und eine mögliche Quantifizierung (Karlson, T. M. et al: J. Near Infrared Spectrosc. 24, (2016), 141-146).
  • Das Risiko bei der Bestimmung von statistisch kleinen Probenzahlen am Mikroplastik und die Extrapolation auf größere Systeme oder ganze Ökosysteme ist immens, da falsch positive oder falsch negative Zuordnungen extreme Auswirkungen auf das Gesamtergebnis haben (Koelmans, A. A, et al: Environ. Res. Lett. 12 (2017) 114028).
  • Noch schwieriger sind indirekte Wirkungen von Mikroplastik zu bewerten.
  • Je kleiner die Partikel sind, desto leichter können Organismen diese aufnehmen. Mikroplastik fungiert als Träger für hochtoxische chemische Substanzen. Eine Gefahrenbeurteilung, die von der Trägerfunktion des Mikroplastiks ausgeht, gilt als sehr unsicher. Bisher sind Studien zur Toxizität und zur Akkumulation in Lebewesen veröffentlicht worden. Auch der Abbau unter Umweltbedingungen wird wissenschaftlich untersucht.
  • Die gesicherte Analyse des Kunststoffpartikelgehaltes stellt dabei die Grundlage dar, um einen Status an Verunreinigungen mit Kunststoffpartikeln zu erstellen, sogenannte Konzentrations-Hot-Spots zu lokalisieren und um Verfahren zu entwickeln, die ein Entfernen des Kunststoffs aus sich komplex beeinflussenden und offenen Systemen, wie dem globalen Gewässersystem, ermöglichen können.
  • Da in den untersuchten Proben oft sehr große Spannweiten in der Partikelgröße der vorhandenen Mikroplastik auftreten, die Form der Partikel komplex und variabel ist, sowie verschiedene Farben und Polymertypen vorliegen können, existiert bisher kein einheitliches Klassifizierungsverfahren. Die analytischen Verfahren bestehen aus den Einzelschritten: Probennahme, Isolation/Trennung von Makro- und Mikroplastik, Identifikation und Quantifizierung/Klassifizierung der Makro- und Mikroplastik (Shim, W. J. et al: Anal. Methods 2017, 9, 1384-1391).
  • Die Trennung erfolgt durch Dichteseparation, Filtration, Siebung und visuelles Sortieren.
    Die Maschenweite der Siebe liegt bei minimal 500 µm und dient der Abtrennung von Mikropartikeln, die größer gleich 500 µm sind. Auf Filtern werden Mikropartikel von minimal 1 µm bis 500 µm abgetrennt. Nanofiltration wurde 2017 beschrieben (Hernandez, L.M. et al: Environ. Sci. Technol. Lett. 2017, 4, 280-285) und dient der Abtrennung von Nanopolymerpartikeln, die größer als 100 nm sind. Eine kolloidale Fraktion von Kunststoffteilchen in Seewasserproben mit einer Größe bis 999 nm wurde durch Ultrafiltration abgetrennt.
  • Die Aufreinigung der Kunststoffpartikel-enthaltenden Proben erfolgt bekanntermaßen durch Verfahren, bei denen Partikel aus organischem Material (Partikel pflanzlichen oder tierischen Ursprungs) durch chemische Behandlung gezielt aufgelöst und zersetzt werden. Diese Verfahren nutzen z.B. Enzyme, Wasserstoffperoxid oder starke Basen, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.
  • Zur Identifikation und Quantifizierung/Klassifikation werden physikalische (Mikroskopie) und chemische (Spektroskopie, Thermoanalyse) Charakterisierungsverfahren genutzt.
  • Spektroskopische Verfahren, wie die Infrarot (IR)- oder Raman-Spektroskopie, dienen zur Detektion der molekularen Strukturen in den Partikeln. Eine Unterscheidung zwischen Kunststoffpartikeln und den organischen oder anorganischen Partikeln aus der Probe gelingt sehr spezifisch. Die Kunststoffsorte kann oftmals identifiziert werden, indem die Ergebnisse mit vorhandenen Einträgen in Spektraldatenbanken verglichen werden. Datenbanken mit Spektraldaten von Kunststoffen enthalten alle technisch häufig genutzten Kunststoffe, bieten jedoch keinen Überblick zu gealterten Kunststoffproben und deren veränderten Eigenschaften und Spektren. Die Kopplung mit einem Mikroskop erlaubt eine minimale Partikelgrößentrennung von 10 µm und ist nicht für einen Routineeinsatz geeignet, da eine Messung derzeit ca. 9 Stunden dauert.
  • Die Raman-Spektroskopie bietet zur IR-Spektroskopie ein komplementäres Verfahren ebenfalls molekulare Informationen bei einer etwa um eine Größenordnung besserer lateraler Auflösung in Verbindung mit einem Raman-Mikroskop. Es lassen sich mittels Raman-Spektroskopie Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser von einigen Mikrometern nachweisen.
  • Die Kombination von Rasterkraftmikroskopie mit IR-Spektroskopie gestattet eine verbesserte laterale Auflösung von 50 bis 100 nm beim Nachweis der Partikel. Es ist allerdings sehr schwierig in einer unbekannten Probe auf einen Nanopolymerpartikel zu fokussieren.
  • Alle bisher bekannten Analyseverfahren zum Nachweis von Polymerpartikeln können nur Makro- und Mikroplastik nachweisen und identifizieren. Weitere Nachteile der bekannten Analyseverfahren sind der hohe Aufwand zur Identifizierung, die dafür notwendige Zeit und, das kleine Partikel mit einem Partikeldurchmesser im unteren Mikrometerbereich nicht nachweisbar sind. Zudem ist das Partikeltracking sehr aufwändig und kann bisher nicht vollautomatisiert werden. Es ist nicht möglich eine kontinuierliche oder semikontinuierliche Messung durchzuführen.
  • Die IR-Spektroskopie wird wie die Ramanspektroskopie nach ihrem molekülphysikalischen Hintergrund als Schwingungsspektroskopie bezeichnet. Die Verfahren gelten als komplementär. Molekülstruktureinheiten, die eine Änderung ihrer Polarisierbarkeit erlauben, sind Raman-aktiv. Somit lassen sich beispielsweise Polymerpartikel, die stärkere polare Gruppen aufweisen, oftmals besser mit der IR-Absorption nachweisen, während Polymerpartikel mit eher unpolaren Struktureinheiten häufiger stärker Raman-aktiv sind.
  • Dieser molekülphysikalische Zusammenhang ist auch für die resonanzverstärkten Verfahren der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (Surface Enhanced Raman Scattering - SERS) und oberflächenverstärkter Infrarotspektroskopie (Surface enhanced infrared absorption (SEIRA) Spektroskopie wirksam, wobei es möglich ist, zu identifizierende Nanopolymerpartikel sowohl mit SEIRA als auch mit SERS oder surface enhanced fluorescence (SEF) zu analysieren. Dadurch sind mehr und komplementäre Strukturinformationen erhältlich, wodurch sich die Kunststoffsorte der Nanopolymerpartikel eindeutig identifizieren lässt.
  • Die begrenzte Sensitivität der IR- und Raman-Spektroskopie kann durch den sogenannten Verstärkungseffekt bei SEIRA-, SERS- -Messungen an metallischen Nanopartikeln, z.B. nanostrukturierten metallischen Oberflächen, verbessert werden. Der Verstärkungseffekt entsteht bekanntermaßen durch die starke Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes lokaler Plasmonen mit den Dipolen des Moleküls bei maximalen Faktoren von bis zu 1015 im Vergleich zur Spektroskopie ohne SEIRA, SERS- oder SEF-aktive Oberflächen ( WO 2008/28130 A ). Danach wird der Einsatz von Komposit-Metallpartikeln (ausgestattet mit einer Goldhülle) für die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie beschrieben, um oberflächenverstärkte Signale zu detektieren und die entsprechenden Spektren zu erhalten. Als SEIRA-, SERS- oder SEF-aktive Oberflächen werden weiterhin strukturierte Metalloberflächen, oft aus Gold oder Silber, eingesetzt.
  • Gemäß der US 7787117 B1 ist ein Verfahren zur SERS in-situ Spektroskopie bekannt, wobei die SERS-aktiven kolloidalen Partikel tröpfchenweise über eine Injekt-Technologie der eigentlichen Probe zugegeben werden. Weiterhin ist danach ein einfacher und kompakter optischer Messaufbau zur SER-Spektroskopie unter Verwendung eines optischen Strahlteilers bekannt.
  • Aus der WO 2006/044158 A1 ist ein Verfahren zur in-situ SERS-Spekroskopie bekannt, bei dem ein integrierte Aufbau von Lichtquelle und SERS-aktiven Schichten eingesetzt wird. Die kombinierte Anordnung von Bragg-Reflektoren und Quantumwell aktiven Schichten erzeugt eine Art optischer Resonator, wodurch die direkt aufliegende SERS-aktive Schicht optisch angeregt wird.
  • Nach US 2006/0017917 A1 ist ein Verfahren für das SERS-Nanoimaging bekannt, wonach die Anordnung und Auslegung der Endflächen eines Bündels aus kurzen optischen Fasern die Registrierung von Images zulassen. Die SERS-aktiven Schichten sind direkt auf entsprechend gestalteten Faserendflächen aufgebracht. Diese Endflächen werden mit der Probe in Kontakt gebracht und durch einen Laser beleuchtet. Das Faserbündel ist so gestaltet, dass die den SERS-aktiven Seiten gegenüberliegende Endflächen plan sind, so dass das aus den Fasern austretende Licht von einem herkömmlichen Mikroskopobjektiv eingesammelt werden kann.
  • Weiterhin ist ein Verfahren zur internen Referenzierung von SERS-Signalen bekannt ( WO 2009/136963 A1 ). Dabei werden zwei Messungen gleichzeitig durchgeführt, wobei eine Messung als Bezug oder Referenz dient. Damit lassen sich Änderungen in komplexen Stoffsystemen infolge chemischer Reaktionen zwischen zwei Stoffen erfassen. Die Anordnung dient zur Realisierung des Verfahrens, mit dem unter in-situ-Bedingungen durch Zugabe eines bestimmten Stoffes zu einem anderen Stoff oder Stoffsystem molekulare Änderungen mittels SERS erfasst werden, wobei gleichzeitig das Stoffsystem ohne Zugabe des anderen Stoffes ebenfalls mittels SERS beobachtet wird.
  • Ebenso ist aus der WO 2008/028130 A1 ein Verfahren zur Herstellung SERS- oder SEIRA-aktiver Stoffsysteme, wobei SERS- oder SEIRA-aktive Oberflächen mit einer definierten Beschichtung von Metallnanopartikeln erzeugt werden. Als vorteilhaft ist dabei die Ausbildung von kolloidalen Kern-Schale-Partikeln beschrieben worden.
  • Eine kosteneffektive und flexible Variante um SERS-aktive Substrate herzustellen, ist nach WO 2006/138442 A1 bekannt. Hierbei wird ein Verfahren beruhend auf einem Femtosekundenlaser angewandt.
  • Ein Mehrstufenprozess zur Herstellung eines einheitlichen Metallnanopartikel-Arrays wird nach der US 2007/285657 A1 beschrieben. Die Metallpartikel sind bei diesem SERS-aktiven Substrat teilweise eingebettet und besitzen einen genau bestimmten Abstand zueinander.
  • Mit keinem dieser bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist der Nachweis von Kunststoffnanopartikeln in wässrigen oder anderen Medien möglich. Es kann aus diesem Stand der Technik auch nicht abgeleitet werden, wie polymere Nanopartikel, insbesondere in niedrigen Konzentrationen, mittels SERS erfasst werden könnten.
  • Nach der CN 107101967 A1 ist ein solvothermales Herstellungsverfahren für Halbleiter-ITO(Iridium-Zinn-Oxid)-basierte Substrate für oberflächenverstärkte Messungen im Wellenlängenbereich von 0,7 bis 7,7 µm.
    Für den ultravioletten und den visuellen Wellenlängenbereich sind nach der US2014/002816 A und der US 9074938 B ein ferroelektrisches Einkristall-Substrat und dessen Herstellung mit polarisationsinvertierter Oberflächenstruktur bekannt. Das Substrat kann in Mikrofluidik-Geräten und als Biosensor zur Detektion von Biomaterial verwendet werden. Der ferroelektrische Einkristall besteht aus Lithiumniobat, Lithiumtantalat oder Bleizirkonat und einer Metallspitze aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Kobalt, Eisen oder einer entsprechenden Legierung aus diesen Materialien.
  • Ein zerstörungsfreies optisches Analysesystem von Verpackungen oder darin verpackten Produkten ist nach den WO 2008/091858 A , US 2010/171949 B oder US 8294891 B bekannt. Die zerstörungsfreie lichtbasierte Analyse nutzt den Effekt der Oberflächenverstärkung durch SERS. Die Sensoroberfläche ist mit Erhöhungen ausgestattet und mit einem metallischen Film im Bereich der Erhöhungen von 10 nm bis 1 µm beschichtet, und wird mit der Verpackung oder dem verpackten Produkt in Kontakt gebracht.
  • In der WO 2008/091666 A wird eine Anordnung zur spektroskopischen Analyse im Wellenlängenbereich von 350 nm bis 2000 nm vorgeschlagen. Die Anordnung, die ein oberflächenverstärktes Ramansignal nutzt, um Analysemoleküle zu detektieren, besteht aus einem mikrostrukturierten Metallfilm auf einem optisch dichteren Medium in Prismaform (höherer Brechungsindex) im Vergleich zum Analytmedium. Der mikrostrukturierte Metallfilm und das optisch dünnere Medium treten bei Lichteinstrahlung über das evaneszente Feld miteinander in Wechselwirkung. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, den Metallfilm zu funktionalisieren und biobasierte Wechselwirkungen zu nutzen, um Analytmoleküle an der Metalloberfläche zu binden und damit in das messbare Volumen direkt an die Oberfläche zu holen. Damit lassen sich vorteilhaft Biomoleküle, wie Nucleinsäuren, Proteine, Hormone, Zucker, Metabolite, Antikörper, Rezeptormoleküle in Form von Biosensoren oder Bioassays entwickeln.
  • Die WO 2008/13683 A2 beschreibt eine Anordnung zur SERS-Detektion, bei der die SERS-aktive Struktur deformiert werden kann und damit die Intensität des Raman-Streulichtes verändert wird. Damit wird eine veränderte Sensitivität des Detektionsverfahrens erzielt. Als Metalle für die SERS-aktive Struktur werden beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium, Titan und Aluminium eingesetzt. Als deformierbares Trägermaterial wird eine Polymermembran eingesetzt, die robust und gleichzeitig dehnbar ist. Es ist auch möglich, dafür ein Metall, einen Halbleiter, wie Silizium oder Glas, zu nutzen, wenn geringe Deformationslasten am Trägermaterial notwendig sind.
  • Ein Verfahren und Anwendungen, um optische Signale aus biologischen Objekten zu erfassen und darzustellen ist nach der WO 2006/113537 A2 bekannt. Das strukturierte SERS-aktive Substrat besteht aus einer Vielzahl von Nano- und Mesostrukturen in Form optischer Fasern, die gleichmäßig auf einer Oberfläche verteilt vorliegen. Biologisches Material, wie z.B. Zellen, Bakterien, Gewebe- oder Organproben oder andere Körper-Schnittpräparate, wird auf der SERS-aktive Oberfläche appliziert. Der optische Bereich zur Detektion liegt bei 200 nm bis 2000 nm oder mit einem entsprechenden Hologramm-Gitter im Bereich von 2800 cm-1 bis 3200 cm-1 oder für den Bereich von 2000 cm-1 bis 500 cm-1.
  • Gemäß der US 2006/215154 A1 ist eine Anordnung und ein Verfahren zur Anwendung der Ramanspektroskopie an einem metallbeschichteten, nanokristallinen und silikonbasierten SERS-aktiven Substrat bekannt.
  • Nach der WO 2006/137885 A3 stellt ein verbessertes SERS-aktives Substrat mit höherer und gleichmäßigerer Verstärkung des optischen Signales vor. Das Substrat wird als robust, mehrfach verwendbar und reinigungsverträglich eingestuft. Um eine verbesserte laterale Auflösung der bildgebenden SERS-Messung zu erzielen, können speziell präparierte optische Fasern gebündelt werden. Damit kann eine parallele Multi-Punkt-Messung durchgeführt werden ( US 7256886 B2 ).
    Die Nutzung von Kavitäten zur Erzeugung von SERS-aktiven Substraten für ramanspektroskopische Messungen ist nach der US 7339666 B2 bekannt.
  • Die Herstellung und Anwendung von Partikeln aus verschiedenen Materialien in Form von Verbundnanopartikeln sind nach der EP 2295954 B1 bekannt. Die Verbundmaterialien bestehen aus einem Metallkern, einer oder mehreren Schichten aus einer aktiven Spezies (Analytspezies) in unmittelbarer Nähe zum Metallkern und einer schützenden Hülle für die Analytspezies aus Glas, Polymer oder einem anderen dielektrischen Material. Der Vorteil besteht dabei darin, dass der Analyt geschützt und direkt auf dem Metallkern platziert ist. Die Lagerung und das Handling der Verbunde sind erleichtert, sie sind agglomeratstabil und oxidieren oder altern weniger. SERS-Spektren können mit einem Ramanspektrometer ohne zusätzliche Substrate, Plattformen oder Messaufbauten aufgezeichnet werden.
  • Zusammenfassend sind SERS-aktive Substrate bekannt, die ein reproduzierbares Messen gestatten, die hohe Verstärkungsfaktoren bei geringen lateralen Fluktuationen des Verstärkungsfaktors aufweisen und wiederverwendbar eingesetzt werden können. Die Verfahren dienen dem sensitiven Nachweis biologischer Moleküle oder biologischer Gewebe oder Lebewesen.
  • Weiterhin ist aus der WO 2013 174 387 A1 ein System zur Ermittlung eines optischen Spektrums von Gebilden bekannt, bei dem die Gebilde, die biologische Stoffe sind, einer Filterung mittels eines porösen Filters mit Poren mit einem Durchmesser von unter 500 nm unterzogen werden. In den Poren befindet sich ein SERS-aktives Material. Nach der Filterung der Gebilde werden die gröberen Gebilde vom Filter entfernt und die im Filter verbliebenen Gebilde werden mittels SERS untersucht und optisch analysiert.
  • Aus der DE 10 2015 210 395 A1 ist eine Filtervorrichtung und ein Verfahren zur selektiven Abtrennung eines Analyten aus einer Flüssigkeit bekannt. Dazu wird eine Flüssigkeit mit mindestens einem Analyt über eine Filtervorrichtung geleitet, die ein Nanokompositpolymernetzwerk für den Ionenaustausch als Trennmaterial aufweist, und damit die analytfreie Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • Nach der US 2013/0045877 A1 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Substraten für die optische Untersuchung mittels Raman-Spektroskopie bekannt. Dazu wird auf einem Träger ein Templat aus einer Vielzahl an Polymernanopartikeln mit einer Kern-Schale-Struktur gebildet, wobei der Kern aus einem ersten Polymer besteht und die Schale aus einem zweiten Polymer. Danach wird eine Vielzahl an metallischen Nanopartikeln auf den Polymernanopartikeln aufgebracht und das Templat mittels Raman-Spektroskopie untersucht.
  • Es ist aus der WO 2018/046542 A1 ein Verfahren zur Detektion von Krebsbiomarkern mittels Nanopartikeln bekannt. Danach werden Nanopartikel auf einen erkrankten Bereich aufgebracht oder in eine Bioflüssigkeit eingebracht, welche von einem erkrankten Bereich entnommen worden ist, und die Biomolekül-Corona, die auf den Nanopartikeln gebildet worden ist, analysiert.
  • Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass keine Angaben bei diesen Verfahren und Vorrichtungen vorhanden sind, dass Nanopolymerpartikel gemessen werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung von Nanopolymerpartikeln anzugeben, mit dem auf einfache, schnelle und effektive Art und Weise der Nachweis, die Identifikation und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln möglich ist.
  • Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Ansprüche im Sinne einer und-Verknüpfung mit einschließt, solange sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung von Nanopolymerpartikeln werden
    • - aus Fluiden mit mindestens Nanopolymerpartikeln aus Kunststoffen nach dem Entfernen aller anderen Bestandteile, die biologische und anorganische Bestandteile sind, und mindestens auch aller Makro- und Mikropolymerpartikel aus Kunststoffen,
    • - die Nanopolymerpartikel vom Fluid im Wesentlichen vollständig abgetrennt,
    • - danach die Nanopolymerpartikel auf die Oberfläche von metallischen Nanostrukturen, die sich auf der Oberfläche eines Trägers befinden, aufgebracht und angereichert und
    • - die Nanopolymerpartikel einer optischen Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie ausgesetzt.
  • Ebenfalls vorteilhafterweise wird die Abtrennung der biologischen und anorganischen Bestandteile der Fluide mittels Sieben, Filtration, Zentrifugieren, elektrostatische Trennung, Flotation, Chromatographie, Aufschwemmverfahren oder Dichteseparation durchgeführt.
  • Weiterhin vorteilhafterweise erfolgt die Abtrennung der Nanopolymerpartikel aus den Fluiden
    • - durch polare Aufladung der Nanopolymerpartikel und nachfolgendes Anlegen eines elektrischen Feldes,
    • - oder durch Abscheidung an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase,
    • - oder durch Entfernung des Fluids,
    • - oder durch Wechselwirkung mit aktiven rezeptiven Oberflächen,
    • - oder durch Ultrananofiltration.
  • Dabei kann vorteilhafterweise die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Aufladung der Nanopolymerpartikel realisiert wird, indem amphiphilen Detergenzien zugegeben werden oder das Fluid einer Teilchenbestrahlung unterzogen wird, wobei noch vorteilhafterweise als amphiphile Detergenzien zwitterionische Tenside, wie Natriumdodecylsulfat (SDS), Hexadecyltrimethylammonium-bromid CTAB oder t-Octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-100) in einer Menge von 0,1 % bis 15 % zugegeben werden können, oder als Teilchenbestrahlung eine Elektronenbestrahlung oder Ionenbestrahlung realisiert wird.
  • Ebenso kann vorteilhafterweise die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Abscheidung an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase, noch vorteilhafterweise an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Luft, realisiert werden, indem eine Grenzschicht mittels Einblasen von Gas, vorteilhafterweise von Luft, in die Flüssigkeit des Fluids realisiert wird.
  • Weiterhin vorteilhafterweise kann die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Entfernung des Fluids mittels Trocknung, Lösungsmittelentfernung oder Dichteerhöhung der Flüssigkeit realisiert werden.
  • Weiterhin von Vorteil ist es, wenn die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Zugabe von Mikroorganismen realisiert wird, indem die Mikroorganismen die Oberflächen der Nanopolymerpartikel besiedeln und durch die dadurch realisierte Verminderung des statischen Auftriebs der Nanopolymerpartikel diese in dem Fluid absinken und abgetrennt werden können.
  • Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Nanopolymerpartikel auf metallische Nanostrukturen aus Edelmetallen, wie Silber-, Gold- oder Kupfer, auf einem Träger aus flexible Materialien in Form von Folien oder Vliesen aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polycarbonat, Polystyren, Polyamid, Polyethylene, oder aus Formkörpern, wie Scheiben oder Plättchen aus Silizium aufgebracht werden.
  • Und auch von Vorteil ist es, wenn die Nanopolymerpartikel mittels Sprühen, Tauchen, Gießen, Rakeln und/oder im Durchfluss auf die metallischen Strukturen aufgebracht werden.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn die Nanopolymerpartikel einer optischen Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie ausgesetzt und quantitativ nachgewiesen werden.
  • Dabei kann vorteilhafterweise mittels optischer Resonanzspektroskopie die Ramanstreuung, Fluoreszenz und/oder Infrarotabsorption ermittelt werden.
  • Ebenso kann vorteilhafterweise als Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie die Resonanz-Ramanspektroskopie, die Kohärente-Anti-Stokes-Raman-Streuung oder auch die Stimulierte-Kohärent-Anti-Stokes-Raman-Streuung angewandt werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es erstmals möglich, ein Verfahren zur Bestimmung von Nanopolymerpartikeln anzugeben, mit dem auf einfache, schnelle und effektive Art und Weise, der Nachweis, die Identifikation und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln möglich ist. Dabei bedeutet erfindungsgemäß die Bestimmung von Nanopartikeln, das der Nachweis, die Identifikation und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln realisiert wird.
    Unter dem Nachweis von Nanopolymerpartikeln soll erfindungsgemäß verstanden werden, die Erkennung derartiger Nanopolymerpartikel überhaupt.


    Die Identifikation der Nanopolymerpartikel soll erfindungsgemäß die Feststellung der stofflichen Art und stoffliche Herkunft der Nanopolymerpartikel bedeuten.
    Die erfindungsgemäße Quantifizierung der Nanopolymerpartikel soll die Menge und Größe der Nanopolymerpartikel ermitteln.
  • Erreicht wird die erfindungsgemäße Bestimmung von Nanopolymerpartikeln durch ein Verfahren, bei dem aus einem vorhandenen Fluid mit mindestens Nanopolymerpartikeln aus Kunststoffen anfangs alle anderen biologischen und anorganischen Bestandteile und mindestens auch alle Makro- und Mikropolymerpartikel aus Kunststoffen entfernt werden. Dies kann mit an sich bekannten Trennverfahren, wie Sieben, Filtration, Zentrifugieren, elektrostatische Trennung, Flotation, Chromatographie, Aufschwemmverfahren oder Dichteseparation durchgeführt werden. Ebenso können biologische Bestandteile auch durch Auflösung abgebaut werden.
    Die Abtrennung der Bestandteile aus dem Fluid kann ein- oder mehrmals, beispielsweise in Filterkaskaden erfolgen. Ebenfalls kann für die besonders makroskopischen und/oder mikroskopischen biologischen oder anorganischen Bestandteile auch die Ultrafiltration und/oder Dialyse zur weiteren Abtrennung dieser Bestandteile durchgeführt werden.
  • Nachfolgend werden die verbliebenen Nanopolymerpartikel in der kolloidalen Lösung aufgeladen.
    Dies kann vorteilhafterweise durch die Zugabe von amphiphilen Detergenzien erfolgen. Derartige amphiphile Detergenzien sind beispielsweise zwitterionische Tenside, wie Natriumdodecylsulfat (SDS), Hexadecyltrimethylammonium-bromid CTAB oder t-Octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-100). Sie können vorteilhafterweise in einer Menge von 0,1 % bis 15 % zugegeben werden.
    Ebenso können die verbliebenen Nanopolymerpartikel in der kolloidalen Lösung auch mittels Teilchenbestrahlung aufgeladen werden. Dies kann vorteilhafterweise eine Elektronenbestrahlung oder Ionenbestrahlung erfolgen. Die Bedingungen für die Bestrahlung hängen dabei insbesondere vom aufzuladenden Kunststoff ab. Danach kann der Fachmann einfach eine Bestrahlungsdosis abschätzen oder mit einigen wenigen Versuchen diese ermitteln.
  • Durch die Aufladung der Nanopolymerpartikel wird deren Nettoladung erhöht. Dies ist insbesondere erfolgreich bei polaren Kunststoffsorten, deren bereits vorhandene oder partielle Ladung dadurch erhöht wird. Dabei ist zu beachten, dass je nachdem, welche amphiphilen Detergenzien zugegeben werden oder welche Teilchenbestrahlung mit welchen Dosen eingesetzt wird, eine erhöhte positive oder negative Ladung der Nanopolymerteilchen erreicht werden kann.
  • Nachdem die Nanopolymerpartikel eine Ladung aufweisen, werden die Nanopolymerpartikel abgetrennt.
    Dies kann vorteilhafterweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes oder durch Abscheidung an der Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase, vorteilhafterweise an der Grenzschicht Flüssigkeit-Luft oder durch Entfernung des Fluids oder durch Wechselwirkung mit aktiven rezeptiven Oberflächen oder durch Ultrananofiltration erfolgen.
  • Durch das Anlegen eines elektrischen Feldes können beispielsweise die geladenen Nanopolymerpartikel in Richtung der jeweiligen Elektrode beschleunigt und dann dort gesammelt und abgetrennt werden.
  • Bei der Abtrennung an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase werden die geladenen und hydrophoben Nanopolymerpartikel durch Einblasen von Gas, vorteilhafterweise von Luft, in das Fluid und durch Zugabe von Trennmitteln und/oder Mikroorganismen abgetrennt. Trennmittel können beispielsweise Salze sein, wodurch die Dichte des Fluids erhöht und die Nanopolymerpartikel aufkonzentriert und einfacher abgetrennt werden können. Oder auch die Zugabe von Mikroorganismen kann zu einer gezielten Besiedelung der Oberfläche der Nanopolymerpartikel führen, wodurch sich der statische Auftrieb der Partikel verringert und diese Absinken und nach dieser Aufkonzentrierung abgetrennt werden können.
  • Die Abtrennung durch Entfernung des Fluids kann beispielsweise durch Trocknung, Lösungsmittelentfernung oder Dichteerhöhung der Flüssigkeit erfolgen, wobei beispielsweise die Trocknung durch Temperaturerhöhung oder durch Versprühen des Fluids auf eine adsorbierende Oberfläche erfolgen kann.
  • Bei der Wechselwirkung mit einer aktiven rezeptiven Oberfläche, wie z.B. Graphen oder Kohlenstoffnanoröhrchen, kommt es ebenfalls zu einer Abtrennung der Nanopolym erparti kel.
  • Anschließend werden die abgetrennten Nanopolymerpartikel auf die Oberfläche von metallischen Nanostrukturen, die sich auf der Oberfläche eines Trägers befinden, aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Sprühen, Tauchen, Gießen, Rakeln realisiert werden.
    Als Träger für metallische Nanostrukturen kommen vorteilhafterweise flexible Materialien in Form von Folien oder Vliesen zum Einsatz. Sie bestehen vorteilhafterweise aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polycarbonat, Polystyren, Polyamid, Polyethylene, oder aus Formkörpern, wie Scheiben oder Plättchen aus Silizium.
    Die metallischen Nanostrukturen bestehen vorteilhafterweise aus Edelmetallen, wie Silber-, Gold-, oder Kupfer.
  • Nachfolgend erfolgt die Bestimmung der Nanopolymerpartikel mittels optischer Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie, vorteilhafterweise mittels optischer Resonanzspektroskopie, insbesondere durch den vorteilhafterweise quantitativen Nachweis der Nanopolymerpartikel.
  • Als anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie können vorteilhafterweise die Kohärente-Anti-Stokes-Raman-Streuung oder auch die Stimulierte-Kohärent-Anti-Stokes-Raman-Streuung angewandt werden.
  • Bei diesen Verfahren werden in den metallischen Nanostrukturen auf den Trägern mittels Licht lokale Oberflächenplasmonen angeregt, die in Wechselwirkung mit den Nanopolymerpartikeln, die sich auf der Oberfläche der metallischen Nanostrukturen befinden, treten.
    Als optische Resonanzeffekte der optischen Resonanzspektroskopie können Ramanstreuung, Fluoreszenz und/oder Infrarotabsorption eingesetzt werden.
  • Die optische Resonanzspektroskopie kann nur in Gegenwart von metallischen Nanostrukturen durchgeführt werden, da nur in der unmittelbaren Umgebung dieser metallischen Nanostrukturen die optische Resonanzeffekte auftreten. Die Anregung durch Licht führt zur Ausbildung eines evaneszenten Feldes.
    Das evaneszente Feld breitet sich unmittelbar um die metallische Nanostruktur aus. Die Feldstärke fällt nicht an der Grenzfläche sofort auf Null ab, sondern klingt exponentiell ab. Daher können Informationen aus einer Bulkphase nicht oder nicht in ausreichendem Maße erfasst werden,
    Neben den Verfahren der optischen Resonanzspektroskopie können auch andere Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie, die nicht auf die Anwesenheit von metallischen Nanostrukturen angewiesen sind, eingesetzt werden, Beispielsweise lassen sich Verfahren, wie die Resonanz-Ramanspektroskopie, die Kohärente-Anti-Stokes-Raman-Streuung oder auch die Stimulierte-Kohärent-Anti-Stokes-Raman-Streuung einsetzen.
  • Der Nachweis und die Identifizierung der Nanopolymerpartikel kann durch eine bibliotheksgestützte Auswertung von vorher registrierten Spektren der Polymermaterialien vorgenommen werden.
    Die ermittelten Spektren können dabei zur Heraushebung der gewünschten Informationen auch einer Vorbehandlung unterzogen werden und ebenso univariante oder multivariante chemometrische Verfahren eingesetzt werden.
  • Die optisch-spektroskopische Bestimmung der Nanopartikel kann dabei mit Anwendung nur eines oder mehrerer Resonanzeffekte gleichzeitig bestimmt werden. Beispielsweise können die Verfahren SERS und SEF gleichzeitig angewandt werden, da SEF auch bei Nanopolymerpartikeln mit aromatischen Strukturanteilen auftritt.
  • Weiterhin können vollständige Spektren der Polymermaterialien oder auch nur Signale an einzelnen, ausgewählten Wellenlängen ermittelt werden.
  • Zur Verbesserung der Messung können die metallischen Nanostrukturen mit einer zusätzlichen sehr dünnen Schicht überzogen werden, so dass ein Schale-Kern-Effekt (core-shell) ausgenutzt werden kann. Die sehr dünne Schicht kann beispielsweise dazu dienen, die optischen Resonanzen optimal in das spektroskopische Fenster zu schieben und/oder den Kontakt mit den Nanopolymerpartikeln zu verbessern.
    Schon allein das Vorhandensein einer sehr dünnen Schicht auf den metallischen Nanostrukturen, unabhängig von ihrem Material, verschiebt das Maximum der optischen Resonanz geringfügig in Richtung längerer Wellenlängen, was ausgenutzt werden kann, um die spektralen Signale besser an das optische Detektionssystem anzupassen.
    Die sehr dünne Schicht kann aber auch rezeptive Eigenschaften gegenüber den Nanopolymermaterialien aufweisen. Dadurch kann neben der Selektion auch eine Aufkonzentrierung der Nanopolymerpartikel erreicht werden.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, wenn die Träger mit den metallischen Strukturen und den darauf befindlichen Nanopolymermaterialien in Richtung der optischen Ebene der Untersuchung der Resonanzspektroskopie mehrfach übereinander angeordnet sind, so dass durch diese Anordnung eine lokale höhere Konzentration an Nanopolymerpartikeln realisiert wird. Dabei kann der Träger mit metallischen Nanostrukturen und Nanopolymerpartikeln in mehreren Schichten übereinander gelegt, oder im Zickzack gefaltet oder in mehreren Windungen übereinander aufgerollt sein.
    Dazu ist es erforderlich, dass der Träger aus einem dünnen und elastischen Material besteht, beispielsweise aus einer flexiblen Folie. Dabei soll das Material des Trägers keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die spektroskopische Messung ausüben. Im Falle von SERS und SEF können diese Folien beispielsweise aus Polyethylen bestehen.
  • Bei der Anwendung von SEIRA wird der Träger mit metallischen Nanostrukturen und Nanopolymerpartikeln auf der Oberfläche des optischen Prismas platziert. Durch totalreflektierendes Licht und das damit einhergehende evaneszentes Feld wird die Art und Menge der Nanopolymerpartikel erfasst.
    Dabei kann die SEIRA-Messung so ausgelegt werden, dass eine flächenhafte Erfassung des Trägers mit metallischen Nanostrukturen und Nanopolymerpartikeln erfolgt. In diesem Fall kann für die Detektion vorteilhafterweise ein IR Focal-Plane Array Detektor eingesetzt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1
  • Aus 10 I Meerwasser werden alle biologischen und anorganischen Bestandteile und alle Makro- und Mikropolymerpartikel mittels Sieben und Filtration abgetrennt. Im Vakuumrotationsverdampfer wird das Volumen auf 1/10 seines Volumens eingeengt.
  • Danach wird eine Siliziumscheibe, die auf der Oberfläche mit clusterförmigen Silber-Nanostrukturen bedampft worden ist, in die Flüssigkeit eingetaucht und für 30 min in der Flüssigkeit belassen.
    Während dieser Zeit wird ein kontinuierliches Durchmischen der Lösung gewährleistet und es lagern sich auf den Silber-Nanostrukturen Nanopolymerpartikel ab und reichern sich an.
  • Anschließend wird das SERS-Spektrum S von den Nanopolymerpartikeln ermittelt. Es wurde festgestellt, dass auf den Silber-Nanostrukturen etwa 500 nm kleine Polystyren-Nanopartikel vorhanden sind.
  • Das registrierte Spektrum (1) ist dominiert von einem mit größer werdenden relativen Wellenzahlen einhergehenden Signalanstieg. Dieser Signalanstieg ist auf Fluoreszenz des Siliziumträgers zurückzuführen. Wird das Fluoreszenzsignal korrigiert, treten die Ramanbanden des Polystyrens deutlich hervor.
  • 2 zeigt das korrigierte Spektrum. Anhand dieses Ramanbandenmusters kann eindeutig Polystyren identifiziert werden. Damit ist gezeigt, dass mittels oberflächenverstärkter Ramanspektroskopie die molekulare Identifizierung und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln möglich ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist damit auf einfache, schnelle und effektive Art und Weise der Nachweis, die Identifikation und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln möglich.
  • Beispiel 2
  • Aus 10 I städtischem Abwasser werden alle biologischen und anorganischen Bestandteile und alle Makro- und Mikropolymerpartikel mittels Sieben und Zentrifugieren und Flotation abgetrennt.
  • In das so gereinigte Abwasser wird dann eine Polyethylenfolie mit Silber-Nanostrukturen eingetaucht und die Flüssigkeit getrocknet.
    Nach dem Trocknen der gesamten Flüssigkeit haben sich auf den Silber-Nanostrukturen Nanopolymerpartikel abgeschieden und angereichert.
  • Es wurde festgestellt, dass auf den Silber-Nanostrukturen etwa 500 nm kleine Polyamid-Nanopartikel vorhanden sind.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist damit auf einfache, schnelle und effektive Art und Weise der Nachweis, die Identifikation und Quantifizierung von Nanopolymerpartikeln möglich.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bestimmung von Nanopolymerpartikeln, bei dem - aus Fluiden mit mindestens Nanopolymerpartikeln aus Kunststoffen nach dem Entfernen aller anderen Bestandteile, die biologische und anorganische Bestandteile sind, und mindestens auch aller Makro- und Mikropolymerpartikel aus Kunststoffen, - die Nanopolymerpartikel vom Fluid im Wesentlichen vollständig abgetrennt werden, - danach die Nanopolymerpartikel auf die Oberfläche von metallischen Nanostrukturen, die sich auf der Oberfläche eines Trägers befinden, aufgebracht und angereichert werden, und - die Nanopolymerpartikel einer optischen Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie ausgesetzt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abtrennung der biologischen und anorganischen Bestandteile der Fluide mittels Sieben, Filtration, Zentrifugieren, elektrostatische Trennung, Flotation, Chromatographie, Aufschwemmverfahren oder Dichteseparation durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abtrennung der Nanopolymerpartikel aus den Fluiden - durch polare Aufladung der Nanopolymerpartikel und nachfolgendes Anlegen eines elektrischen Feldes, - oder durch Abscheidung an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase, - oder durch Entfernung des Fluids, - oder durch Wechselwirkung mit aktiven rezeptiven Oberflächen, - oder durch Ultrananofiltration erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Aufladung der Nanopolymerpartikel realisiert wird, indem amphiphile Detergenzien zugegeben werden oder das Fluid einer Teilchenbestrahlung unterzogen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als amphiphile Detergenzien zwitterionische Tenside, wie Natriumdodecylsulfat (SDS), Hexadecyltrimethylammonium-Bromid CTAB oder t-Octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-100) in einer Menge von 0,1 % bis 15 % zugegeben werden oder als Teilchenbestrahlung eine Elektronenbestrahlung oder Ionenbestrahlung realisiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Abscheidung an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Gasphase, vorteilhafterweise an einer Grenzschicht Flüssigkeit-Luft, realisiert wird, indem eine Grenzschicht mittels Einblasen von Gas, vorteilhafterweise von Luft, in die Flüssigkeit des Fluids realisiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Entfernung des Fluids mittels Trocknung, Lösungsmittelentfernung oder Dichteerhöhung der Flüssigkeit realisiert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Abtrennung der Nanopolymerpartikel durch Zugabe von Mikroorganismen realisiert wird, indem die Mikroorganismen die Oberflächen der Nanopolymerpartikel besiedeln und durch die dadurch realisierte Verminderung des statischen Auftriebs der Nanopolymerpartikel diese in dem Fluid absinken und abgetrennt werden können.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nanopolymerpartikel auf metallische Nanostrukturen aus Edelmetallen, wie Silber-, Gold- oder Kupfer, auf einem Träger aus flexiblen Materialien in Form von Folien oder Vliesen aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polycarbonat, Polystyren, Polyamid, Polyethylene, oder aus Formkörpern, wie Scheiben oder Plättchen aus Silizium, aufgebracht werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nanopolymerpartikel mittels Sprühen, Tauchen, Gießen, Rakeln und/oder im Durchfluss auf die metallischen Strukturen aufgebracht werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nanopolymerpartikel einer optischen Resonanzspektroskopie oder einem anderen Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie ausgesetzt und quantitativ nachgewiesen werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem mittels optischer Resonanzspektroskopie die Ramanstreuung, Fluoreszenz und/oder Infrarotabsorption ermittelt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem als Verfahren der nichtlinearen Molekülspektroskopie die Resonanz-Ramanspektroskopie, die Kohärente-Anti-Stokes-Raman-Streuung oder auch die Stimulierte-Kohärent-Anti-Stokes-Raman-Streuung angewandt werden.
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