BA / MA: Sensorentwicklung (resistiv) zur Lokalisierung von Nanopartikeln
Diese Arbeit eignet sich insbesondere als BA und MA.
Beschreibung
Super-paramagnetische Eisen-Oxid Nanopartikel (SPIONs) sind aktueller Gegenstand der Forschung, insbesondere für den Einsatz in medizinischen Anwedungen, aber auch im Kontext der molekularen Kommunikation.
Die Detektion dieser Nanopartikel in fluidischen Netzwerken (Schlauchsysteme) ist eine gängige Anforderung, um die Verteilung der Partikel im Netzwerk analysieren zu können.
In der Vergangenheit wurden u.a. induktive und kapazitive Sensorik entwickelt und deren Eignung für SPION-Detektion evaluiert.
In dieser Arbeit sollen Sensoren nach einem resistiven Wirkprinzip entwickelt werden, um die Nanopartikelkonzentration zu messen und soweit möglich örtlich aufzulösen.
Forschungsfragen
- Wie resistiv verhalten sich Nanopartikeldispersionen mit unterschiedlicher Konzentration, sowohl statisch als auch dynamisch (bewegt)?.
- Unter welchen Kriterien muss ein realer Messaufbau entwickelt werden, um eine hohe Messempfindlichkeit für die Nanopartikelkonzentration zu erzeugen?
Ziele der Arbeit
Die Arbeit umfasst sowohl theoretische als auch praktische Aspekte. Im ersten Schritt eignet sich der Bearbeiter mittels Literaturrecherche die Grundlagen zu SPIONs und dem resistiven Sensorprinzip an. Darauf aufbauend soll ein Teststand mit dem Sensorprinzip designed und aufgebaut werden. Mit diesem Teststand kann anschlißend die Performance des Messprinzips erprobt und ausgewertet werden. Dabei enstehende Herausforderungen und wichtige Parameter sollen dokumentiert werden.
Arbeitspakete
(mögliche, aber eigene Interessen können auch besprochen werden):
- Bestimmung des spezifischen Widerstands von Nanopartikeldispersionen mit unterschiedlicher Konzentration .
- Design und Aufbau eines resistiven Sensorprinzips zur dynamischen Vermessung von Nanopartikeldispersionen.
- Datenauswertung und Analyse der Sensorperformance.
Deine Kenntnisse / Anforderungen
(Vorteilhaft, nicht zwingend notwendig)
- Programmierkenntnisse in Python und/oder MATLAB in Hinblick auf Datenauswertung.
- Kenntnisse in Leiterplattendesign und Microcontrollerprogrammierung.
- Grundlegendes Verständnis für Messtechnik.
- Interesse an praktischen Versuchsaufbauten und Montage (ggf. 3D-Druck).
Literaturangaben
- M. Bartunik, “The Development of a Biocompatible Testbed for Molecular Communication With Magnetic Nanoparticles,” in IEEE Transactions on Molecular, Biological and Multi-Scale Communications, pp. 179–190, 2023.
