Mit diesem Problem haben sich Forschende der BAM beschäftigt – sie haben im Rahmen eines europäischen Projekts acht verschiedene Referenzmaterialien für Nanomaterialien entwickelt. Diese umfassen Siliziumdioxid (SiO2), Titandioxid (TiO2) sowie Goldnanopartikel mit verschiedenen geometrischen Formen wie Stäbe oder Würfel. Die morphologischen Eigenschaften der Materialien wurden mit einer Vielzahl von Messmethoden validiert, darunter Elektronenmikroskopie (SEM (Rasterelektronenmikoskopie, engl. scanning electron microscopy), TEM (Transmissionselektronenmikroskopie) und STEM (Rastertransmissionselektronenmikroskopie), Rasterkraftmikroskopie (AFM, engl: atomic force microscopy) und Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS, engl. Small-Angle X-ray Scattering).

Gleichzeitig hat das Projektteam einen hybriden Ansatz entwickelt, der AFM und SEM zusammen mit einer neuen Methode, der Kikuchi-Transmissionsbeugung, kombiniert. Nach Angaben der BAM ermöglicht diese Methode eine präzisere Charakterisierung von Nanopartikeln und erweitert zudem die Möglichkeiten der Analyse erheblich. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen konnte zudem erstmals eine automatisierte Datenverarbeitung für die Nanopartikel-Analyse erreicht werden. Diese Technologie erleichtert die Auswertung von Messdaten und erhöht die Effizienz der Analyseprozesse deutlich.

Internationale Standards

Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in internationalen Standards verankert, darunter die ISO 21363 für die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und die ISO 19749 für die Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Diese Standards wurden vom ISO/TC 229 "Nanotechnologies" veröffentlicht, einem Komitee, das Normen für Testmethoden und Spezifikationen für NP-Referenzmaterialien entwickelt (NP = Nanopartikel). Zusätzlich wurde das Wissen des Projekts in die OECD-Arbeitsgruppe für hergestellte Nanomaterialien (WPMN: Working Party on Manufactured Nanomaterials) integriert, was die globale Relevanz der Ergebnisse und ihre Bedeutung für die internationale Regulierung von Nanomaterialien unterstreicht.

Dr.-Ing. Vasile-Dan Hodoroaba, Leiter des Projekts und Mitglied des Kompetenzzentrums Nano@BAM: "Die Validierung von Methoden zur Charakterisierung von Nanopartikeln ist ein wichtiger Schritt, um sicherzustellen, dass diese Technologien sicher und verantwortungsvoll eingesetzt werden können. Wir sind stolz darauf, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, die Standards in diesem Bereich zu verbessern und einen Beitrag zum Schutz von Mensch und Umwelt zu leisten."

Zusatzinformation:
Die BAM Akademie bietet regelmäßig Schulungen und Workshops zum Thema "Nano" an.

Quelle: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)