DE102005030004A1 - Nanoporous monoliths with (partially) permeable hierarchical pore structure, produced by modified sol-gel process, used in adsorption, catalysis, solid phase biochemistry and microreaction and sensor technology - Google Patents

Nanoporous monoliths with (partially) permeable hierarchical pore structure, produced by modified sol-gel process, used in adsorption, catalysis, solid phase biochemistry and microreaction and sensor technology Download PDF

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Abstract

Nanoporous monoliths (1) have a (partially) permeable hierarchical pore structure (2) with at least one accurately defined nanopore, with a pore size in the 1 nm to several hundred mu m range, which passes into at least one accurately defined nanopore with a pore size in the 0-10 nm range. Independent claims are included for the following: (1) preparation of monoliths in a modified sol-gel process; (2) use of such a monolith in adsorption, catalysis, solid phase biochemistry, microreaction technology and sensor technology.

Description

Die Erfindung betrifft ein Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dessen Verwendung in optischen und elektrischen Sensoren. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrates.The The invention relates to a substrate according to the preamble of the claim 1 and its use in optical and electrical sensors. The invention also relates to a process for the preparation of a such substrate.

Gas und Flüssigkeitssensoren sind heutzutage in vielen Bereichen wie Medizin, Umweltanalytik, Industrie und Forschung weit verbreitet.gas and liquid sensors are nowadays in many areas such as medicine, environmental analysis, Industry and research widely used.

All diese Sensoren weisen grundlegend einen ähnlichen Aufbau auf. Sie bestehen zumeist aus einem Substrat, auf das zur Detektion einer bestimmten Substanz eine sensitive Schicht aufgebracht wird. Diese sensitive Schicht tritt mit der zu bestimmenden Substanz in Wechselwirkungen und die dadurch hervorgerufenen Änderungen der sensitiven Schicht werden in Form von optischen oder elektrischen Signalen über das Substrat abgeleitet.Alles These sensors basically have a similar structure. They persist mostly from a substrate to which for the detection of a particular Substance is applied a sensitive layer. This sensitive Layer interacts with the substance to be determined and the resulting changes the sensitive layer are in the form of optical or electrical Signals over derived the substrate.

Das Aufbringen einer sensitiven Schicht auf das Substrat führt zu einem Zweischicht-Sytem und erfordern für den Aufbau stabiler Sensoren eine gute Haftung zwischen Substrat und sensitiver Schicht.The Applying a sensitive layer to the substrate leads to a Two-layer system and require for the construction of stable sensors Good adhesion between substrate and sensitive layer.

Zudem bestehen die sensitiven Schichten häufig aus Polymeren und organischen Materialien und können, aufgrund der unzureichenden chemischen und thermischen Stabilität, in vielen Bereichen z.B. in der chemischen Prozesskontrolle, nicht eingesetzt werden. Diese Materialien sind aber notwendig, da sie als Träger für die sensitiven Substanzen dienen, die vielfach nicht ohne diese Trägermatrix auf der Substratoberfläche fixiert werden können.moreover The sensitive layers often consist of polymers and organic Materials and can, due to insufficient chemical and thermal stability, in many Areas e.g. in chemical process control, not used become. However, these materials are necessary as they serve as carriers for the sensitive Substances serve that many times without this carrier matrix on the substrate surface can be fixed.

Ein möglicher Weg zur Beseitigung der beschriebenen Probleme wird in Patent DE 102 55 463 A1 durch das Aufbringen einer porösen Trägerschicht auf ein Grundsubstrat aufgezeigt. Nachteilig erweist sich bei diesem Lösungsansatz, dass in der Regel Grundsubstrat und poröse Trägerschicht aus unterschiedlichen Materialien bestehen und somit genau genommen auch ein Zweischicht-System aufgebaut wird, dessen Oberfläche auf diesem Wege nur stark vergrößert werden kann, ohne – gemäß Autor – wesentliche Einschränkungen der Permeabilität zu erreichen. Ein ideales Substrat für den Einsatz in Sensoren vereint Grundsubstrat und poröse Trägerschicht in einem kompakten Element aus einem einheitlichen Werkstoff.One possible way of eliminating the problems described is in patent DE 102 55 463 A1 by the application of a porous carrier layer to a base substrate. The disadvantage of this approach is that usually substrate and porous support layer consist of different materials and thus, strictly speaking, a two-layer system is built, the surface can be greatly increased in this way, without - according to author - essential limitations of To achieve permeability. An ideal substrate for use in sensors combines basic substrate and porous carrier layer in a compact element of a uniform material.

Grundlage für das erfindungsgemäße Substrat nach Anspruch 1 bildet das Patent DE 198 48 377 A1 , das ein Verfahren zur Herstellung von ultradünnen porösen Glasmembranen zum Inhalt hat.Basis for the substrate according to the invention according to claim 1 forms the patent DE 198 48 377 A1 , which has a method for the production of ultra-thin porous glass membranes to the content.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Substrat für den Einsatz in optischen oder elektrischen Sensoren herzustellen, das es ermöglicht, chemisch und thermisch stabile Sensoren mit einem Einschicht-System herzustellen.It Object of the invention, a substrate for use in optical or electrical sensors that make it possible to produce chemically and thermally stable sensors with a single-layer system.

Das erfindungsgemäße Substrat hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch die gleichmäßige, poröse Oberfläche des Substrates mit einem definierten Porendurchmesser, wird eine homogene Verteilung der sensitiven Komponente und eine Erhöhung der Reproduzierbarkeit bei der Herstellung von Sensoren erreicht.The inventive substrate has opposite the prior art has the advantage that by the uniform, porous surface of the Substrates with a defined pore diameter, becomes a homogeneous Distribution of the sensitive component and an increase in the Reproducibility achieved in the production of sensors.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das erfindungsgemäße Substrat ohne den Einsatz jeglicher Polymerkomponenten auskommt und somit es je nach Art der verwendeten sensitiven Komponente die Messung chemischer, biochemischer oder physikalischer Parameter bis zu Temperaturen kurz unterhalb des Fließpunktes des Substrates ermöglichen.One Another advantage is that the substrate according to the invention without the use of any polymer components and thus manages depending on the type of sensitive component used, the measurement chemical, biochemical or physical parameters up to temperatures just below the pour point of the substrate.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Substrat mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit der Anwendung, der in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.According to the invention this Problem solved by a substrate having the features of claim 1. advantageous Embodiments and developments of the invention will become apparent with the application referred to in the subclaims Features.

Ausführungsbeispieleembodiments

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den folgenden Beschreibung erläutert und in den Zeichnungen dargestellt.embodiments The invention will be explained in the following description and shown in the drawings.

Für die erfindungsgemäße Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1 werden vorzugsweise Natriumborosikatgläser oder Sol-Gele verwendet.For the preparation according to the invention a substrate according to claim 1 are preferably sodium borosilicate glasses or Sol gels used.

Bei dem Herstellungsverfahren der Substrate unter Verwendung von Natriumborosilikatgläsern kommt es in dem Glas durch eine thermische Behandlung bei Temperaturen zwischen 200 und 1300°C zu eine Phasentrennung. Die Erzeugung der porösen Struktur erfolgt durch eine anschließende saure Extraktion der bei der Phasentrennung entstandenen löslichen Phase. Durch eine zusätzliche alkalische Extraktion können größere Poren erzeugt werden. Die Größe, Tiefe, Form und Verteilung der erzeugten Poren wird bestimmt durch Temperatur und Dauer der thermischen Behandlung zur Phasentrennung sowie der Konzentration, Temperatur und Dauer während der nachfolgenden Extraktion.at the production process of the substrates using sodium borosilicate glasses comes it in the glass by a thermal treatment at temperatures between 200 and 1300 ° C to a phase separation. The generation of the porous structure is carried out by a subsequent acidic Extraction of soluble in the phase separation Phase. By an additional alkaline Extraction can larger pores be generated. The size, depth, Shape and distribution of the generated pores is determined by temperature and Duration of thermal treatment for phase separation and concentration, Temperature and duration during the subsequent extraction.

Im folgenden wird ein Beispiel zur Herstellung eines durchgängig porösen Substrates mit einem Porendurchmesser von 38 nm und die Einbindung einer sensitiven Komponente zur Sauerstoffmessung gegeben.The following is an example of the preparation of a continuous porous substrate with a pore diameter of 38 nm and the integration of a sensitive component to oxygen given measurement.

Ein Natriumborosilikatglas der Zusammensetzung 70 Massen-% SIO2, 23 Massen-% B2O3 und 7 Massen-% Na2O wird für 24 Stunden bei 630°C phasengetrennt, in Steifen gesägt mit einer Stirnfläche von 2x2 cm gesägt und die Streifen anschließend zu runden Stäben geschliffen. Diese Stäbe werden mit einer Bandsäge in 0,3 mm dicke Scheiben geschnitten. Die einzelnen Scheiben werden für 5 Stunden bei 90°C in 3 N HCl sauer extrahiert und anschließend mit destilliertem Wasser gespült. Nach einer zweistündigen alkalischen Nachbehandlung mit 0,5 N NaOH bei Raumtemperatur weisen die durchgängig porösen, runden Membranen (1) einen Porendurchmesser von 38 nm auf.A sodium borosilicate glass of the composition 70 % By mass SIO2, 23% by mass B 2 O 3 and 7% by mass Na 2 O is phase-separated for 24 hours at 630 ° C, sawed in strips sawed with a face of 2x2 cm and the strips are then ground to round bars. These rods are cut with a band saw into 0.3 mm thick slices. The individual slices are acidified for 5 hours at 90 ° C in 3 N HCl and then rinsed with distilled water. After a two-hour alkaline aftertreatment with 0.5 N NaOH at room temperature, the continuous porous, round membranes ( 1 ) has a pore diameter of 38 nm.

Der als sensitive Komponente zur Sauerstoffmessung zum Einsatz kommende Fluoreszenzfarbstoff wird in einem geeignetem Lösungsmittel, vorzugsweise einem Alkohol, gelöst. Durch Eintauchen des porösen Substrates in die Farbstofflösung erfolgt eine homogene Adsorption des Farbstoffes in der Porenstruktur des Substrates.Of the used as a sensitive component for oxygen measurement coming Fluorescent dye is in a suitable solvent, preferably a Alcohol, solved. By immersing the porous Substrate is carried out in the dye solution a homogeneous adsorption of the dye in the pore structure of Substrate.

Ein zweiter Weg zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Substrate beinhaltet ein Sol-Gel Verfahren.One second way to produce the substrates according to the invention includes Sol-gel method.

In folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele zur Herstellung und der Verwendung des erfindungsgemäßen Substrates aufgezeigt.In Following will be further embodiments for the preparation and use of the substrate according to the invention demonstrated.

Zur Anpassung der Substrate an die jeweiligen Einsatzbedingungen können Größe und Form frei gestaltet werden. Bei der Verwendung von Natriumborosilikatgläsern erfolgt die Formgebung des Substrates erfolgt durch mechanische Bearbeitung Ausgangsgläser, vorzugsweise vor oder nach der thermischen Behandlung.to Adapting the substrates to the particular conditions of use can free up size and shape be designed. When using sodium borosilicate glasses takes place the shaping of the substrate is carried out by mechanical processing starting glasses, preferably before or after the thermal treatment.

3 zeigt eine Ausführungsform des Substrates in Form eines porösen Hohlzylinders. 3 shows an embodiment of the substrate in the form of a porous hollow cylinder.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Substrates aus einem Sol-Gel erfolgt die Formgebung direkt im Sol-Gel-Prozess.at the preparation of the substrate according to the invention from a sol-gel shaping takes place directly in the sol-gel process.

Eine weitere Ausbauform stellen nicht vollständig poröse Substrate dar, die mindestens eine geschlossene Seitenfläche aufweisen. Diese eignen sich besonders für den Einsatz in Flüssigkeitssensoren, da auf diese Weise schon durch das Substrat eine Abdichtung zum restlichen Sensoraufbau erfolgt.A further design is not completely porous substrates that at least a closed side surface exhibit. These are particularly suitable for use in liquid sensors, because in this way already through the substrate a seal to remaining sensor structure takes place.

Durch eine vorsichtige, einseitige Extraktion der Scheiben werden Substrate mit einer nicht durchgängigen porösen Struktur erzeugt (2). Dieser Aufbau eignet sich durch die geschlossene Grundfläche besonders für den Einsatz in Flüssigkeitssensoren.A careful, one-sided extraction of the disks produces substrates with a non-continuous porous structure ( 2 ). This structure is particularly suitable for use in liquid sensors due to the closed base.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung nicht durchgängig poröser Substrate besteht gemäß des Anspruches 23 durch ein gezieltes nachträgliches Verschließen der Poren an einer Seitenfläche des Substrates (5). Hierzu werden die Poren entweder mit einem Sol-Gel oder durch einen Sinterprozess mit SiO2 verschlossen. Durch diese Verfahren besteht das Substrat weiterhin als Einkomponenten-System.Another possibility for producing non-continuous porous substrates according to claim 23 by a selective subsequent closing of the pores on a side surface of the substrate ( 5 ). For this purpose, the pores are closed either with a sol-gel or by a sintering process with SiO 2 . By these methods, the substrate continues to be a one-component system.

Des Weiteren können nicht durchgängig poröse Substrate dadurch hergestellt werden, dass vorzugsweise vor der chemischen Extraktion eine dünne Glasscheibe oder eine andersartige Abdeckung auf eine Seite des Substrates aufgebracht wird (6). Die Fügung der beiden Teile erfolgt vorzugsweise durch Verbinden mit Hilfe von Sol-Gelen, durch Löten, Sintern Diffusionsschweißen oder einem Bond-Prozess.Furthermore, non-continuous porous substrates can be produced by preferably applying a thin glass pane or another covering to one side of the substrate before the chemical extraction ( 6 ). The joining of the two parts is preferably carried out by bonding with the aid of sol-gels, by soldering, by diffusion bonding or by a bonding process.

Zur Anpassung an die verschiedensten an- oder einzulagernden sensitiven Komponenten kann das Substrat in vielfältiger Weise modifiziert werden. So können je nach verwendeter sensitiver die Struktur und die Oberflächenbeschaffenheit der Poren verändert werden, z. B. Veränderung der Oberflächenfunktionalität durch Silanisierung oder Calzinierung (7).For adapting to the most diverse sensitive components to be incorporated or stored, the substrate can be modified in a variety of ways. Thus, depending on the used sensitive the structure and the surface condition of the pores can be changed, for. B. Modification of surface functionality by silanization or calcination ( 7 ).

Für den Einsatz in elektrischen Sensoren, wie z.B. amperometrischen Sensoren, werden gemäß des Anspruches 12 elektrische Kontakte/Interdigitalstrukturen (4) zur elektrischen Charakterisierung der Sensorschicht auf das Substrat aufgebracht. Die Kontaktierungen können mit den üblichen Beschichtungsprozesse wie z.B. thermische Bedampfung, Sputtern, Tampondruck oder Siebdruck aufgebracht werden.For use in electrical sensors, such as amperometric sensors, according to claim 12 electrical contacts / interdigital structures ( 4 ) is applied to the substrate for electrical characterization of the sensor layer. The contacts can be applied with the usual coating processes such as thermal vapor deposition, sputtering, pad printing or screen printing.

Aufgrund ihrer Polymerfreiheit können vollständig phasengetrennte und extrahierte Substrate je nach verwendetem Indikator bei Temperaturen bis kurz unterhalb des Fließpunktes des Substrates eingesetzt werden.by virtue of their polymer freedom can Completely phase separated and extracted substrates depending on the indicator used used at temperatures just below the pour point of the substrate become.

Erfindungsgemäß nach Anspruch 39 kann das Substrat auch als Filtermembran eingesetzt werden. Durch die Variation der Porengröße und einer Nachträglichen Modifikation der Porenoberfläche, z.B. Silanisierung oder Calzinierung (7), kann die Filterwirkung verändert werden. Diese Filtermembranen können somit in Sensoren zur Separation der zu detektierenden Substanz aus einem Substanzgemisch oder der Reduzierung der Analytkonzentration genutzt werden.According to the invention according to claim 39, the substrate can also be used as a filter membrane. By varying the pore size and a subsequent modification of the pore surface, eg silanization or calcination ( 7 ), the filter effect can be changed. These filter membranes can thus be used in sensors for the separation of the substance to be detected from a mixture of substances or the reduction of the analyte concentration.

Claims (40)

Substrat (1) aus einem SiO2-haltigen Grundmaterial für den Einsatz mit Sensoren zur Detektion chemischer, biochemischer und physikalischer Parameter, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine poröse Struktur (2) mit mindestens einer vorgebbaren Porengröße(n), die im Bereich von 1 nm bis mehrere hundert μm eingestellt werden kann, aufweist, und das in Sensoren zur direkten Aufnahme mindestens einer sensitiven Komponente, oder zur Aufnahme mindestens einer sensitiven Komponente gebunden an oder eingebettet in einer Trägersubstanz, oder zur Aufnahme mindestens einer sensitiven Schicht, oder als Filtermembran, oder als Reservoir, oder als Abstandsschicht, oder als Schutzschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei der genannten Punkte dient.Substrate ( 1 ) of a SiO 2 -containing base material for use with sensors for the detection of chemical, biochemical and physical parameters, characterized in that the substrate has a porous structure ( 2 ) having at least one predetermined pore size (s), which can be adjusted in the range of 1 nm to several hundred microns, and that in sensors for directly receiving at least one sensitive component, or for receiving at least one sensitive component bound to or embedded in a carrier substance, or for receiving at least one sensitive layer, or as a filter membrane, or as a reservoir, or as a spacer layer, or as a protective layer or a combination of at least two of said points is used. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sensoren um optische oder elektrische Sensoren zur Messung chemischer biochemischer oder physikalischer Parameter handelt.Substrate according to claim 1, characterized in that that the sensors are optical or electrical sensors for measuring chemical biochemical or physical parameters is. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat vorzugsweise aus SiO2-reichem Natriumborosilikatglas besteht.Substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate is preferably made of SiO 2 -rich sodium borosilicate glass. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Natriumborosilikatglas mit mehr als 50 Massen-% SiO2 besteht.Substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate consists of sodium borosilicate glass with more than 50% by mass of SiO 2 . Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Porengröße der porösen Struktur durch thermische Behandlung und chemische Extraktionsprozesse hergestellt worden ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the defined pore size of the porous structure by thermal Treatment and chemical extraction processes have been produced is. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Porengröße(n) auch die Porenformen) und die Porenverteilungen) vorgebbar sind.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in addition to the pore size (s) also the pore shapes) and the pore distributions) can be specified. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erzeugung eines Temperaturgradienten während der thermischen Behandlung oder der Dauer der chemischen Extraktion oder einer Kombination aus beidem ein definierter Gradient in der Porengröße und Porentiefe erzeugt werden kann.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by generating a temperature gradient while the thermal treatment or the duration of the chemical extraction or a combination of both a defined gradient in the Pore size and pore depth can be generated. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat vorzugsweise aus einem Sol-Gel aufgebaut worden ist.Substrate according to Claim 1 or 2, characterized that the substrate has preferably been constructed from a sol-gel is. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Struktur das Substrat nicht vollständig durchzieht, so dass das Substrat eine geschlossene, nicht permeable porenfreie Grundfläche (3) aufweist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the porous structure does not completely penetrate the substrate, so that the substrate has a closed, non-permeable non-porous base surface ( 3 ) having. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der porösen Struktur durch chemische oder physikalische Prozesse, z.B. Silanisierung oder Calzinierung, verändert worden ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the surface the porous one Structure by chemical or physical processes, e.g. silanization or calcination, changed has been. Substrat nach einem der Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in Form einer ultradünnen Membran, einer Scheibe, eines Stabes, einer Kugel oder eine Kombination mehrer Geometrien ausgebildet ist.Substrate according to one of claims 1 to 10, characterized characterized in that the substrate is in the form of an ultrathin membrane, a disc, a rod, a sphere or a combination of several geometries is trained. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat für den Einsatz in elektrischen Sensoren neben der Porenstruktur zusätzlich zur Ableitung der durch die sensitive Komponente erzeugten elektrischen Signale elektrische Kontakte/Interdigitalstrukturen (4) enthält.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the substrate is for use in electrical Sensors in addition to the pore structure in addition to the derivative of the sensitive component generated electrical signals electrical Contains contacts / interdigital structures (4). Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Substrat zum Zweck der Temperierung mindestens je ein Heizelement und ein Element zur Temperaturerfassung integriert ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the substrate for the purpose of tempering at least one heating element and one element for temperature detection is integrated. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Temperierung und/oder Temperaturerfassung benötigten Elemente direkt während des Aufbaus der porösen Struktur, vorzugsweise aus Sol-Gel, integriert worden ist.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that for temperature control and / or temperature detection required elements directly during the structure of the porous structure, preferably from sol-gel, has been integrated. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den integrierten Elementen zur Temperierung und Temperaturerfassung um Elemente vom Typ PT100 handelt.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is the integrated elements for Temperature control and temperature detection are elements of type PT100. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Überbeschichtung aufweist, die als Reflexionsschicht, oder Funktionsschicht, oder Absorptionsschicht oder einer Kombination aus mindestens zwei der Funktionen dient.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the substrate has an overcoat, the as a reflection layer, or functional layer, or absorption layer or a combination of at least two of the functions. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbeschichtung als Reflexionsschicht aus einem Edelmetall oder Metall oder einem Halbleiter besteht.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the overcoating as a reflective layer of a noble metal or metal or a Semiconductor exists. Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbeschichtung eine Absorptionsschicht zur optischen Isolierung bildet, und aus Edelmetallen oder Metallen oder Halbleitern oder Eisendioxid oder Kohle besteht.Substrate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the overcoating forms an absorption layer for optical isolation, and from Precious metals or metals or semiconductors or iron dioxide or Coal exists. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial, vorzugsweise aus Natriumborosilikatglas, bis zu 50 Stunden bei bis zu 800°C einer thermischen Behandlung und zur Erzeugung der Poren einer sauren Extraktion unterzogen wird.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that the starting material, preferably made of sodium borosilicate glass, up to 50 hours at up to 800 ° C a thermal Treatment and pores of an acid extraction subjected becomes. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur sauren Extraktion eine Mineralsäure, vorzugsweise mit 0,5 – 4 mol/l HCl bei Temperaturen bis 100 °C, verwendet wird.Process for the preparation of a substrate according to according to claim 1, characterized in that for acid extraction a mineral acid, preferably with 0.5 - 4 mol / l HCl at temperatures up to 100 ° C, is used. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung größerer Poren nach der sauren Extraktion eine alkalische Nachbehandlung, vorzugsweise mit 0,5 – 3 mol/l NaOH, durchgeführt wird.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that for generating larger pores After the acid extraction, an alkaline aftertreatment, preferably with 0,5 - 3 mol / l NaOH becomes. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung nicht durchgängig poröser Substrate die Extraktion nur an einem Teil der Substratoberfläche durchgeführt wird.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that for the production of non-continuous porous substrates the extraction is carried out only on a part of the substrate surface. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung nicht durchgängig poröser Substrate nach einer vollständigen Extraktion der Poren diese partiell, vorzugsweise unter Verwendung von Sol-Gelen oder eines Sinterprozesses, wieder verschlossen werden (5).Process for producing a substrate according to claim 1, characterized in that for the production of non-continuous porous substrates after a complete extraction of the pores they are partially closed again, preferably using sol-gels or a sintering process ( 5 ). Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung nicht durchgängig poröser Substrate nach einer vollständigen Extraktion der Poren diese durch Aufbringen einer Deckschicht, vorzugsweise ein dünnes Glassubstrat (6) mittels eine Fügung (7) aus Sol-Gel, Lot, Sintern oder Bonding-Prozess einseitig verschlossen werden.Process for the production of a substrate according to claim 1, characterized in that for the production of non-continuous porous substrates after a complete extraction of the pores these by application of a cover layer, preferably a thin glass substrate ( 6 ) by means of a coincidence ( 7 ) from sol-gel, solder, sintering or bonding process are closed on one side. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit einer genau definierten Porenstruktur durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wird.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that the substrate with a precisely defined pore structure produced by a sol-gel process becomes. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Charakterisierung elektrische Kontakte oder Interdigitalstrukturen durch Beschichtungsprozesse, vorzugsweise thermische Bedampfung, Sputtern oder Siebdruck oder Tampondruck, erzeugt werden.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that for electrical characterization electrical contacts or interdigital structures by coating processes, preferably thermal vapor deposition, sputtering or screen printing or Pad printing, be generated. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise vor der Extraktion die Formgebung des Substrates durch mechanische Arbeitsschritte wie Sägen, Schleifen, Laserschneiden usw. erfolgt.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that preferably before extraction the shaping of the substrate by mechanical operations like sawing, Grinding, laser cutting, etc. takes place. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Substrates durch mechanische Arbeitsschritte vorzugsweise vor der Extraktion erfolgt.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that the shape of the substrate by mechanical operations, preferably before extraction he follows. Verfahren zur Herstellung eines Substrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbeschichtung durch Beschichtungsprozesse, vorzugsweise thermische Bedampfung oder Sputtern oder Siebdruck oder Tampondruck oder Spin-Coating, erzeugt wird.Process for the preparation of a substrate according to Claim 1, characterized in that the overcoating by coating processes, preferably thermal vapor deposition or sputtering or screen printing or pad printing or spin coating. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Porenstruktur als Träger für mindestens eine sensitive Komponente verwendet wird.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18, characterized in that pore structure as a carrier for at least a sensitive component is used. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenstruktur als Träger für Fluorophore, Chromophore oder Luminophore dient.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18, characterized in that the pore structure as a carrier for fluorophores, chromophores or luminophore serves. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Detektion von Sauerstoff.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 for the detection of oxygen. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Detektion des pH-Wertes.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 for the detection of the pH. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Detektion des Feuchtegehaltes.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 for the detection of moisture content. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Träger für Ionenkanäle.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 as a carrier for ion channels. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Detektion der Temperatur.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 for the detection of the temperature. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Detektion von chemischen, biochemischen und physikalischen Parametern bei Temperaturen bis zu 500 °C.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 for the detection of chemical, biochemical and physical Parameters at temperatures up to 500 ° C. Verwendung eines Substrates nach Anspruch 1 bis 18 in optischen oder elektrischen Sensoren als Reservoir für einen zu detektierenden Analyten.Use of a substrate according to claim 1 to 18 in optical or electrical sensors as a reservoir for a to be detected analytes. Verwendung eines Substrates nach Anspruch 1 bis 18 als Filtermembran zur Abtrennung oder Reduzierung der Konzentration des Analyten aus dem Messmedium.Use of a substrate according to claim 1 to 18 as a filter membrane for separation or reduction of the concentration of the analyte from the measuring medium. Verwendung eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 18 in amperometrischen Sensoren.Use of a substrate according to one of claims 1 to 18 in amperometric sensors.
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