Techniklexikon

Feldflussfraktionierung

Chemie, Physikalische Chemie, FFF, Verfahren zur Trennung neutraler und geladener Makromoleküle, von Kolloiden und Partikeln mit Molmassen von 10³ bis 10¹⁸ (Durchmesser bis 100 m). Die Probenmoleküle werden analog einem chromatographischen Verfahren durch eine Trennsäule (Länge: 50-100 cm; rechteckiger Querschnitt: 10 mm × 0,05-0,5 mm) geschickt, die jedoch leer ist, und an die ein quer zur Strömungsrichtung verlaufendes Feld angelegt wird. Dadurch werden die Moleküle in Richtung der Akkumulationswand bewegt. Das Trennverfahren beruht darauf, dass kleinere Moleküle weiter in den Flusskanal hineinragen und aufgrund des parabolischen Profils der fluiden Phase (grössere Fliessgeschwindigkeit in der Kanalmitte) schneller weiter transportiert werden als die in der Nähe der Wand liegenden grösseren Moleküle. Bei Molekülen mit Durchmessern über 1 m wird die Elutionsfolge umgekehrt, da diese Moleküle aufgrund ihrer Grösse weiter in den Flusskanal hineinragen als kleinere Moleküle (sterische FFF). Man unterscheidet in Bezug auf die trennwirksamen Felder zwischen 1) elektrischer FFF (elektrisches Feld), 2) thermischer FFF (Temperaturunterschied zwischen oberer und unterer Wand), 3) Fluss-FFF (Überlagerung eines quer zum Hauptfluss verlaufenden Flusses, aufgrund einer semipermeablen Wand), und 4) Sedimentations-FFF (Überlagerung von Zentrifugalfeldern in einer Zentrifuge). Das Bruttoretentionsvolumen V_R ist unabhängig vom Feldtyp und wird wie folgt berechnet:

.

Dabei sind: F die einwirkende Kraft, V_M das Totvolumen, w die Kanaldicke, über die F wirkt, k_B die Boltzmann-Konstante und T die Temperatur. Mit Hilfe der Feldflussfraktionierung lassen sich Molmassen- und Korngrössenverteilungen bestimmen.

Feldflussfraktionierung: Prinzip (schematisch). Die kleineren Moleküle B ragen weiter in den Flusskanal hinein (schnellere Molekulardiffusion). Sie werden durch die fluide Phase schneller weitertransportiert als die grösseren Moleküle A, da die Fliessgeschwindigkeit in der Mitte des Flusskanals aufgrund des parabolischen Flussprofils grösser ist als in Wandnähe.