Stabilität von nanoskaligen Eisenoxiden und Eisenoxidlegierungen synthetisiert mittels Ferritin

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Die vorliegende Arbeit untersucht die Stabilität und Struktur von Eisenoxid-Nanopartikeln, die aus dem Eisenspeicherprotein Ferritin gewonnen wurden. Zur Analyse der Morphologie wurde Rasterkraftmikroskopie eingesetzt, während die chemische Zusammensetzung durch Photoelektronenspektroskopie und energiedispersive Röntgenanalyse ermittelt wurde. Röntgendiffraktions- und EXAFS-Untersuchungen lieferten Informationen zur Kristallstruktur der Nanopartikel. Frühere Studien zur Struktur von Nanopartikeln mittels Röntgendiffraktion postulierten, dass das Tempern von Ferritin-Proben bei 673 K an Luft zur Bildung von Hämatit-Nanopartikeln führt. Hochauflösende TEM-Untersuchungen an Monolagen hingegen zeigen, dass die Struktur der Nanopartikel Maghemit entspricht, was mit thermodynamischen Überlegungen zur Stabilität von nanoskaligem Fe2O3 übereinstimmt. Diese Arbeit demonstriert, dass auch in Multi-Schicht-Proben die Struktur der Nanopartikel Maghemit ist, wobei Hämatit als Sekundärphase auftreten kann. Da die mittlere Kristallitausdehnung der Hämatitphase deutlich größer ist als die der Maghemit-Partikel, sind deren Reflexe im Diffraktogramm leichter zu identifizieren. Die Existenz beider Fe2O3-Phasen verdeutlicht die Bedeutung der Probenpräparation für die Eigenschaften von Nanopartikeln. Ferritin und Apoferritin eignen sich als Templat zur Erzeugung monodispersiver Maghemit-Nanopartikel mit einer Größe von bis zu 6,5 nm.