Modellierung und Simulation der Synthese von Nanopartikeln in der Gasphase

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Die physikalischen Eigenschaften von Primärpartikeln und Partikelagglomeraten im Nanometerbereich sind größenabhängig und können sich wesentlich von den Eigenschaften des Bulk-Materials unterscheiden. Dies ermöglicht die Erzeugung von Funktions- und Konstruktionsmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften Die konsequente Ausnutzung der Nanotechnologie erfordert die gezielte Erzeugung kleinster Partikel mit einer vordefinierten, normalerweise engen, Größenverteilung. Zusätzlich hat der Grad der Agglomeration oder Aggregation der so erzeugten Partikel einen entscheidenden Einfluss auf die nachgeschalteten Prozessschritte und die Qualität des Endproduktes. Ein bereits großtechnisch erprobtes Verfahren ist die Partikelerzeugung in der Gasphase. Hierbei werden gasförmige Precusoren zur Reaktion gebracht und das dabei entstehende, kondensierbare Produkt in Form von Partikeln abgeschieden. Produkte wie Ruß oder anorganische Pulver (z.B. Titandioxid, Zinkoxid) werden bereits routinemäßig so hergestellt. Trotz der komplizierten chemischen und physikalischen Prozesse, die das Partikelkollektiv beeinflussen, werden diese Reaktoren überwiegend empirisch optimiert und weiterentwickelt. Für ein besseres Verständnis des komplexen Zusammenspiels von Gas- und Partikelphase, besonders während der Phase der Partikelbildung, sind detaillierte Simulationen unerlässlich.