Dienstag, 22. Januar 2013

Pyrophoric Silanes as Precursors for Photovoltaic Cells and Electronic Devices

Neuartige Raketenantriebe, druckbare Elektronik, elektronische Zeitungen, faltbare Monitore

Die in der Überschrift genannten Dinge klingen wie eine Ersatzteilliste für das Raumschiff Enterprise,  könnten jedoch schon in wenigen Jahren Realität sein. Zur Realisierung dieser Anwendungen werden derzeit große Hoffnungen auf sogenannte Silane gesetzt. Dabei handelt es sich um Verbindungen, die nur aus Wasserstoff und Silicium bestehen. Formal ist diese Verbindungsklasse mit den Alkanen verwandt. Allerdings unterscheiden sich die Silane in ihren Eigenschaften grundsätzlich von den Alkanen. Silane sind extrem reaktiv und zersetzen sich unter Explosion in Gegenwart von Luftsauerstoff oder Feuchtigkeitsstpuren.
Gerade diese hohe Reaktivität ermöglicht die neuartigen Anwendungen. So wird z.B. derzeit versucht Silane, bzw. Polysilane in Form von flüssigen Tinten für druckbare Elektronik bereit zu stellen. Die Zeitschrift Ceramic Tech Today berichtet über erste Erfolge auf diesem Gebiet ("Japanese group ‘prints’ amorphous silicon photovoltaic cell created using silicon inks" von Ann Spence 16.02.2011). Die Arbeitsgruppe um Tatsuya Shimoda am Japan Andvanced Institute of Science and Technology ist auf diesem Gebiet besonders aktiv (Homepage und Literaturliste von Prof. Shimoda). Die DFG förderte Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet im Rahmen des Wissenschaftlichen Netzwerks "Silane", siehe Screenshot.



Druckbare Elektronik
Mit Polysilan enthaltenden Tinten kann man elektronische Schichten und Schaltkreise auf nahezu beliebigen Substraten wie z.B. Polymerfolien oder direkt auf Verpackungen erzeugen. Denkbar werden damit intelligente Warenlabels, biegsame Displays oder elektronische Zeitungen, die aus nicht viel mehr als einer bedruckten Polymerfolie bestehen. Eine weiter mögliche Anwendung wären ultradünne Solarzellen, auch diese könnten wieder auf flexiblen Substraten erzeugt werden. 

Raketentreibstoffe
Silane und Polysilane sind hoch energetische Materialien, d.h. es sind sehr energiereiche Verbindungen. Dies kann man zur Herstellung neuartiger und noch leistungsfähiger Raketentreibstoffe nutzen. Bei Raketentreibstoffen benutzt man heute schon die gefährlichsten Stoffkombinationen die man sich vorstellen kann, z.B. flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff, die bei der Verbrennung miteinander gemischt werden. Weitere Informationen zu Raktentreibstoffen findet man bei Wikipedia. Der Preis spielt dieser Art von Treibstoffen auch nicht wirklich eine Rolle, Hauptsache man bekommt die Rakete in den Orbit. Die Silane haben gute Chancen hierbei zum Einsatz zu kommen, da sie eine sehr hohe Energiedichte aufweisen.

Explodierende Silane
Hohe Energiedichte und hohe Reaktivität bedeutet auch, dass Silane gefährliche Verbindungen sind. Die Handhabung der Silane ist außerst schwierig, da sie sich beim Zutritt von Luft oder Feuchtigkeitsspuren explosionsartig zersetzen. Auf Youtube gibt es dazu einige kleine Demostrationsvideos, die zumindest ein kleines bisschen eine Vorstellung von der Reaktivität dieser Verbindungen vermittteln:
Recht informativ ist das Tutorial zum sicheren Umgang mit Silanen: PDF-Dokument.

Fazit
Es sieht so aus, als hätten die Silane eine Zukunft als nützliche Verbindungsklasse vor sich. Verschiedenartige sehr vielversprechende Anwendungen werden gegenwärtig untersucht.




Literatur:

    Mittwoch, 16. Januar 2013

    Breaking Bad and Meth Abuse in America

    Nachträge zu "Breaking Bad"


    Die Chemie in der Fernsehserie wird von Anne Marie Helmenstine, auf der Webseite chemistry.about.com näher beleuchtet. Ähnliches habe ich in den früheren Einträgen mit dem Label "Breaking Bad" ebenfalls beschrieben. 



    Das Geschehen in der Fernsehserie wurde von der Realität eingeholt: Ein Chemielehrer an einer Junior-High School in Texas wurde wegen Herstellung und Vertrieb von Crystal-Meht verhaftet. Den Zeitungsbericht findet man bei DailyMail Online.



    Die synthetische Droge "Crystal Meth" steht im Mittelpunkt der US-amerikanischen Fenrsehserie "Breaking Bad". Auf der Webseite "Nursing Schools" wird die Popularität der Fernsehserie genutzt, um die negativen Auswirkungen der Konsums dieser illegalen Droge auf die menschliche Gesundheit plastisch zu beschreiben (siehe nachfolgende Grafik).

    Breaking Bad and Meth Facts
    Quelle der Abbildung: Nursing Schools Site

    Einen kurzen Kommentar dazu findet man auf der Webseite "ScreenRant". 

    Dienstag, 15. Januar 2013

    "Woran ist er gestorben?" "Er ist völlig dehydriert!"

    In jedem zweiten Krimi kommt ein solches Gespräch zwischen Gerichtsmediziner und Ermittler/Kommissar vor. Damit meint der Drehbuchautor, dass der Tote der vor uns liegt an Austrocknung, am Verlust oder Mangel von Wasser gestorben ist. Die englische Redewendung dafür ist: "He is dehydrated." Die korrekte Übersetzung lautet: "Er ist dehydratisiert." Die Übersetzung als "dehydriert" ist völlig unsinnig, dabei würde es sich um den Entzug von Wasserstoff, eine Dehydrierung, handeln. Das ist ein deutlicher Unterschied und auch wenn einem chemische Sachverhalte schnurzegal sind, sollt man doch als Drehbuchautor keinen völligen Unsinn schreiben!
    Liebe Drehbuchautoren: Bitte übersetzt es richtig, oder schreibt wenigstens "Er starb an Austrocknung."
    Solche unsinnigen Dialoge kommen auch häufig in deutschsprachigen Krimiserien vor. Ich werde das weiter beobachten. Vielleicht kommen bei Gelegenheit noch ein paar Beispiele dazu.

    Mehr zu diesem Thema in: "Chemie für Ingenieure für Dummies" von Wiley-VCH.

    Montag, 14. Januar 2013

    Databases and Scholarly Literature

    Datenbanken - Fachinformation - Literaturrecherchen

    Die Informationslandschaft wird immer unübersichtlicher. Bestehende und lange bekannte Datenbanken werden aufgekauft und in neue Benutzerobeflächen integriert. Zum Beispiel heissen die Klassiker "Gmelin" und "Beilstein" erst "Crossfire Gmelin", "Grossfire Beilstein" und im nächsten Jahr dann plötzlich "Reaxys". Neue Datendanken mit gigantischem Informationsinhalt entstehen prlötzlich wie aus dem Nichts. Die großen Wissenschaftsverlage haben ihre Datenbestände nunmehr weitgehend digitalisisiert und mischen mit im Geschäft der Informationsanbieter. Kurz und gut es wird immer schwieriger als Chemiker oder Naturwissenschaftler hierbei den Überblick zu behalten.
    Nachfolgend deshalb eine kleine Hilfstellung zu den aus meiner Sicht wichtigsten Datenbanken in den Naturwissenschaften. Diese Zusammenstellung ist persönlich gefärbt, desahlb bitte nicht sauer sein, wenn Ihre Lieblingsdatenbank fehlen sollte. 

    Die meisten Angaben der nachfolgenden Übersicht sind vom Datenbank-Infosystem der Universitätsbibliothek Regensburg (DBIS) übernommen.

    1. Wissenschaftliche Suchmaschinen

    Google Scholar
    Hier kann man gezielt nach wissenschaftlicher Literatur suchen. Dazu gehören Bücher, Zeitschriftenaufsätze und Patente.

    Scirus - For Scientific Information Only Search Engine for Science
    • Diese wissenschaftsspezifische Suchmaschine wertet wissenschaftsspezifische Internetseiten von folgenden Domains aus: edu, org, ac.uk, com, gov.
    • Daten aus verschiedenen frei zugänglichen Datenbanken sind integriert, z.B. PubMed, Science Direct, ARXiv.org, technische Reports der NASA
    • mehr als 2 Millionen Dissertationen aus dem Networked Digital Library of Theses and Dissertations (NDLTD) sind suchbar
    •  

    2. Datenbanken


    Annual Reviews
    • Fachübergreifende Datenbank
    • Literaturangaben und Abstracts aus Naturwissenschaften, Medizin, Psychologie und Soziologie
    • Die Recherche ist kostenfrei, der Abruf der Volltexte ist kostenpflichtig!

    BIOSIS - Biological Abstracts
    • Schwerpunkt der Datenbank ist Biologie und angrenzende Disziplinen (Biochemie, Biophysik, Genetik, Mikrobiologie, Ökologie, Pharmakologie, Paläontologie, medizinische Grundlagenwissenschaften)
    • es werden ca.  6000 internationale Zeitschriften ausgewertet 

    INSPEC (Information Services in Physics, Electronics and Computing)
    • Inhalt der Datenbank entspricht den gedruckten Referateorganen "Physics Abstracts", "Electrical and Electronics Abstracts" und "Computer and Control Abstracts".
    • Damit liegt der Schwerpunkt der Datenbank in der Physik und allen angrenzenden Gebieten (Elektrotechnik, Elektronik, Computertechnik, Regelungstechnik, Informationstechnik, Maschinenbau, Fertigungstechnik und Produktion, Werkstoffwissenschaften, Kerntechnik, Geophysik, Ozeanographie, Biophysik, Biomedizinische Technik)
    • es werden ca. 3850 Fachzeitschriften, ca. 2200 Konferenzserien sowie Bücher, Reports und Dissertationen ausgewertet

    Knovel Library
    • Knovel Library beinhaltet E-Books verschiedener Verlage (u.a. Wiley, Elsevier, Springer, McGraw-Hill)
    • enthält über 1.500 englischsprachige Handbücher und Datenbanken aus Naturwissenschaft und Technik
    Perinorm
    • Perinorm enthält Normen (z.B. ANSI, DIN, ISO) aus 23 Ländern, technische Regeln, deutsche Rechtsvorschriften mit technischen Bezug, geltende EU-Richtlinien und VDI-Richtlinien. 
    • Der Volltextzugriff auf Normen ist nur bei entsprechender Lizenz verfügbar!

      PubMed (Public Medline)

      • PubMed enthält die Datenbank MEDLINE
      • In der Datenbank sind Informationen aus der Medizin und angrenzenden Bereichen enthalten.
      • Für die Datenbank werden mehr als 5.200 biomedizinische Zeitschriften ausgewertet.
      Alternativ kann man auch die Datenbank GoPubMed verwenden. Diese nutzt den Datenbestand von PubMed. In dieser Datenbank werden zum jeweiligen Suchbegriff bei der Trefferanzeige verwandte Begriffe angezeigt. Außerdem kann man sich den gesuchten Begriff innerhalb von Begriffs-Hierarchien anzeigen lassen und von dort aus die Suche  weiter verfeinern.
       
      Reaxys
      Reaxys kombiniert und ersetzt die folgenden 3 Datenbanken:
      • CrossFire Beilstein (beinhaltet die Druckausgabe von K. F. Beilsteins "Handbuch der organischen Chemie" )
      • CrossFire Gmelin (beinhaltet die Daten des gedruckten Gmelin "Handbuch der anorganischen Chemie")
      • Patent Chemistry Database
      Insgesamt beinhaltet das System derzeit ca. 29 Millionen Reaktionen und 18 Millionen Substanzen, zu der jährlich ca. 1 Million Reaktionen und Substanzen hinzukommen.
      • Informationen über organische, anorganische und metallorganische Verbindungen,   ausserdem Patente (WO, EP, US) aus Life Sciences und organischer Chemie
      • Zu jeder Substanz können chemische Informationen, physikalische Eigenschaften, sowie pharmakologische, toxikologische und ökologische Daten abgerufen werden

      Scifinder

      Beinhaltet folgende Datenbanken:

      •     CAPLUS (Chemical Abstracts) und REGISTRY (Substanzen)
      •     CASREACT (Reaktionsdatenbank)
      •     CHEMCATS (Chemikalienkataloge)
      •     CHEMLIST (regulatorische Daten)
      •     Medline

      Chemical Abstracts ist die weltweit größte Sammlung chemischer Informationen. Daneben werden auch angrenzende Gebiete wie Verfahrenstechnik, Werkstoffwissenschaften und Biotechnologie erfasst.
      Die Datenbank enthält mehr als 34 Mio. Nachweise  aus 10.000 Zeitschriften, Patentschriften, Konferenzbeiträgen, Büchern und Dissertationen sowie über 64 Mio. Substanzen und 63 Mio. Protein/Nukleotid-Sequenzen.

      SciVerse ScienceDirect (Elsevier ScienceDirect)
      • elektronische Zeitschriften und eBooks des Verlags Elsevier
      • fachübergreifende Datenbank mit Beiträgen aus Keramik, Glas- und Baustofftechnik,
        Medizin, Naturwissenschaft allgemein, Werkstoffwissenschaft / Werkstofftechnologie,
        Wirtschaftswissenschaften

      SciVerse SCOPUS (Scopus, ScienceDirect)
      • Scopus ist eine neuartige Datenbank, die  laut Datenbankbetreibern, die weltweit größte Sammlung an Abstracts, Quellenverweisen und Stichwortverzeichnissen im Bereich der Natur- und Ingenieurwissenschaften, Medizin (STM) und Geistes- und Sozialwissenschaften aufweist. 
      • Verlinkung zu Volltext-Artikeln und anderen bibliografischen Quellen
      Springer Link
      •  Volltexte von über 1.000 Zeitschriften des Springer-Verlages und von Kluwer, von der ersten Ausgabe bis 2002
      Springer eBooks: Chemistry and Materials Science (Springer eBook Collection)
      • umfangreiche Sammlung von Monografien, Handbüchern und Enzyklopädien des Springer Verlags
      • mit mehr als 600 Titeln aus den Jahren 2005 - 2008 gibt sie einen fachlich sehr guten Einblick in die aktuelle Forschung der Chemie und der Materialwissenschaft

      Web of Science (WoS, ISI Web of Knowledge)

      • fachübergreifende Datenbank mit einem breiten Fächerspektrum von Kunst-, Geistes-, Sozialwissenschaften, Medizin, Naturwissenschaften und Technik
      • ca. 9.200 wissenschaftliche Zeitschriften werden regelmäßig ausgewertet 

        3. Patente

        Patente zur Chemie sind grundsätzlich auch in Scifinder enthalten und können zu jedem beliebigen Suchbegriff über "Refine / Document Type / Patent" identifizeirt werden.
        Nachfolgend sind einige kostenlose Patentdatenbanken aufgeführt. 


        4. Nachschlagewerke

        CRC Handbook of Chemistry and Physics
        • inhouse-Datenbank auf CD-Rom    
        • entspricht der gedruckten, jährlich erscheinenden Ausgabe des Handbook of Chemistry and Physics der Chemical Rubber Company CRC
        • Fachgebiete:  Chemie und Physik
        Römpp Online (Römpp-Lexikon Online)
        • RÖMPP Online ist die umfangreichste Enzyklopädie zur Chemie und den angrenzenden Wissenschaften in deutscher Sprache
        • das Nachschlagewerk bietet 60.000 Stichwörter aus fünf verschiedenen Römpp-Lexika zu den Fachgebieten Biotechnologie und Gentechnik, Chemie, Lebensmittelchemie, Naturstoffe, Umwelt- und Verfahrenstechnologie 

           5. Kataloge

          SWB

          Der Online-Katalog des Südwestdeutschen Bibliotheksverbundes (SWB) weist die Medienbestände von mehr als 1.200 Bibliotheken aus den Regionen Baden-Württemberg, Saarland und Sachsen sowie aus weiteren Spezialbibliotheken aus anderen Bundesländern nach.

          KVK
          Der Karlsruher virtuelle Katalog ist ein Meta-Katalog zum Nachweis von mehr als 500 Millionen Medien in Katalogen weltweit.


          6. Stoffdaten

          Einige der oben aufgeführten Datenbanken enthalten auch Stoffdaten, z.B. Reaxys oder Scifinder. Es gibt jedoch auch Datenbanken, die ganz gezielt spezielle Stoffdaten bereit halten. Dafür einige Beispiele:

          SPECINFO
          • spektroskopische Daten organischer Verbindungen
          • die kostenpflichtige Datenbank kann über das Internet oder über STN Karlsruhe aufgerufen werden
          • der Schwerpunkt der Datenbank liegt bei 13C-NMR-Spektren (fast 100000 Spektren), daneben sind auch IR-, Massenspektren und Heterokern-NMR-Spektren (15N-, 17O-, 19F-, 31P-NMR ) enthalten

          SDBS
          • spektroskopische Daten organischer Verbindungen
          • die Datenbank ist kostenfrei
          • Suche nach 1H-, 13C-NMR-, IR-, Raman- und Massenspektren ist möglich

          ICSD (Inorganic Crystal Structure Database)
          • enthält Kristallstrukturdaten von rein anorganischen Verbindungen, also alle Verbindungen ohne C-H-Bindungen!

          CSD (Cambridge Structural Database)
          • enthält Kristallstrukturdaten von organischen und metallorganischen Verbindungen, also alle Verbindungen mit C-H-Bindungen!
          • wird als inhouse-Datenbank vom Cambridge Crystallographic Data Centre vertrieben, also fragen Sie bei Ihrer Unversität oder Ihrem Arbeitgeber nach, ob eine Lizenz existiert

          PDB (Protein Data Bank)

          • Kristallstrukturen von Proteinen und biologischen Makromolekülen




          Bei Gelegenheit ergänzen:
          • Science of Synthesis (früher Houben-Weyl)
          • Landolt-Börnstein unter Springer Materials
          • STNEasy (Patente) 
          • ViFaBi
          • PubChem

          Sonntag, 13. Januar 2013

          Zur Diskussion um Open Access


          Hier der Standpunkt des Verlegers Michael Mabe:
          "Autoren nehmt Euch in Acht! Skeptische Gedanken über Open Access.
          Autoren argumentieren, dass der Open-Access-Gedanken ein grundlegend nobler Ansatz sei: Alle Information sollte zur Benutzung frei zugänglich sein. Jedoch sollten einige Annahmen über Open Access kritisch hinterfragt werden. Zum Beispiel: Wollen die Autoren wirklich, dass jeder ihre Artikel lesen kann? Hat die Öffentlichkeit wirklich ein dringendes Interesse an den obskuren Gedanken der akademischen Welt? Darüber hinaus ist die Ökonomie des Open-Access-Models infrage zu stellen. Das traditionelle Publikatonsgeschäft hat sich über 300 Jahre entwickelt, funktioniert autark, trennt akademische Fragen von okönomischen Problemen und garantiert die langfristige Verfügbarkeit und Bestandserhaltung der publizierten Informationen."

          Soweit die Kurzfassung (Abstract) des Artikels "CAVEAT AUCTOR: Let the author beware!" von Michael Mabe. Der Artikel wurde in der Zeitschrift "Serials" Volume 17, 2004, Seiten 41-44 veröffentlicht.