DE10059890A1

DE10059890A1 - Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbibliothek

Info

Publication number: DE10059890A1
Application number: DE10059890A
Authority: DE
Inventors: John Michael Newsam; Stephan Andreas Schunk; Jens Klein
Original assignee: HTE GmbH
Current assignee: HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-20
Also published as: EP1341606A2; JP2004514553A; ATE403494T1; AU2002229584A1; WO2002043860A3; WO2002043860A2; EP1341606B1; DE60135244D1; US20040071860A1

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Synthese großer Materialbibliotheken von Multikomponentensystemen, wobei in den Multikomponentensystemen schnell und willkürlich sämtliche Mischungen an binären bis polynären Systemen synthetisiert werden. Durch Kombination einer erfindungsgemäßen Materialbibliothek mit einem erfindungsgemäßen Test auf Performanceeigenschaft wird das Screening einer großen Anzahl von neuen Materialien extrem beschleunigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bausteinen einer Materialbibliothek gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 4, 17 und 20, sowie eine Materialbibliothek, erhältlich durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, sowie ein Verfahren zur Erkennung verschiedener Bausteine in einer Materialbi bliothek gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 31 sowie ein Verfahren zur Be stimmung von Performanceeigenschaften und/oder Eigenschaftsausprägungen von Bausteinen bzw. Materialien in einer dreidimensionalen Materialbibliothek gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 35.

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der kombinatorischen Chemie, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung und Testung von Materialbibliothe ken auf der Suche nach Performance-Eigenschaften von Bestandteilen derartiger Materialbibliotheken. Dieses technische Gebiet wird intensiv sowohl in der Pa tentliteratur als auch in wissenschaftlichen Veröffentlichungen beschrieben.

Innerhalb weniger Jahre hat sich die kombinatorische Synthese zu einer wichtigen Methode in der Wirkstofferforschung in dem Bereich der pharmazeutischen Che mie entwickelt. Neben der konventionellen Vorgehensweise, eine Substanz nach der anderen zu synthetisieren, gewinnen zunehmend Methoden an Bedeutung, mit denen es gelingt, viele Substanzen mit definierter Struktur gleichzeitig herzustel len. Eine kombinatorische Synthese ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer Synthesestufe nicht nur mit einem Synthesebaustein, sondern mit vielen parallel oder in Mischung umgesetzt wird. In jeder Stufe werden alle möglichen Kombi nationen gebildet, so daß aus nur wenigen Bausteinen eine große Zahl an Pro dukten, eine "Materialbibliothek", entsteht. Bislang sind derartige Synthesen von Verbindungsbibliotheken auf dem Gebiet der Peptidchemie und der Biochemie bekannt. Dies führt zu Bibliotheken, die von wenigen Einzelverbindungen bis hin zu vielen tausend Substanzen in Mischungen reichen. So wird die örtlich sepa rierte Synthese von Materialien auf zweidimensionalen Trägern in der Biochemie und Peptidchemie routinemäßig eingesetzt (G. Jung, A. G. Beck-Sickinger, An gewandte Chemie 1992, 104, S. 375-391). Durch eine Kombination aus Festpha sensynthese und Photolitographie gelingt es, örtlich separiert sowohl photolabile Schutzgruppen aufzubringen, die durch Bestrahlung zerstört werden können, als auch Aminosäuren oder Liganden sukzessive zu koppeln. Die Position eines jeden Peptids kann durch die Strategie der Maskentechnik festgelegt werden.

In der kombinatorischen Peptid-Chemie findet weiterhin die sogenannte "split and pool" Synthese weite Verbreitung und ist Gegenstand zahlreicher Veröffentli chungen (F. Balkenhohl et. al., Angew. Chemie 1996, 108, 2436-2488, G. Lowe, Chem. Soc. Rev. 1995, 24, 309-317, G. Jung, A. G. Beck-Sickinger, Angew. Che mie 1992, 104, 375-391, M. C. Pirrung, Chem. Rev. 1997, 97, 473-488, US-PS- 5,556,762). Grundlage dieser Synthesetechnik ist die sogenannte "Merrifield- Festphasensynthese". Dabei kommen beispielsweise funktionalisierte Polystyrol kügelchen als Festphasenträger zum Einsatz. In einem ersten Schritt wird bei spielsweise eine große Anzahl an Polystyrolkügelchen auf drei Behältnisse ver teilt ("split") und an jede der drei Teilmengen eine Aminosäure A, B und C ge koppelt. Anschließend werden die drei Teilmengen wieder vereinigt ("pool") und gemischt. Dieser Vorgang wird beispielsweise noch zweimal wiederholt, so daß am Ende 27 verschiedene Permutationen von Tripeptiden schnell und gleichzeitig synthetisiert worden sind. Der Sinn eines derartigen Vorgehens ist daraus ersicht lich, daß sich bei Verwendung der 20 proteogenen Aminosäuren 400 (20²) ver schiedene Dipeptide, 8000 (20³) verschiedene Tripeptide, 160000 (20⁴) verschiedene Tetrapeptide, 32000000 (20⁵) verschiedene Pentapeptide usw. synthetisieren lassen. Weiter ergibt sich als Vorteil, daß die Synthese durch sukzessive Kopp lung kovalenter Bindungen sowie die quantitative Ausbeute der Reaktionen ein deutig ist, wodurch definierte molekulare Einheiten auf einer definierten Anzahl an Polymerkugeln synthetisiert werden.

Weiter ist aus der WO 91/04266 und der US 5 160 378 bekannt, chemisch modi fizierte Enden von Polymerstäbchen für kombinatorische Synthesen einzusetzen. Über Ankergruppen erfolgt die Peptidsynthese definiert am Ende dieser Stäbe, deren Anordnung die Benutzung konventioneller Mikrotiterplattenformate zu Synthese oder Waschschritten durch Eintauchen in Reagenz gefüllte Kavitäten gestattet.

In der anorganischen Chemie sind bislang kombinatorische Techniken nur auf dem Gebiet zweidimensionaler Arrays bekannt geworden.

So beschreibt die US 5 985 356 die Synthese und das Testen von zweidimensio nalen Materialarrays. Über die Anwendung von Sputtertechniken und den Einsatz mikrostrukturierter Masken, deren Abmessungen im Mikrometerbereich erst durch lithographische Techniken realisierbar sind, lassen sich auf kleinstem Raum vollautomatisch große Materialfelder mit einer Mehrzahl von Bausteinen erzeu gen. Durch sukzessive Benutzung und Drehung der Masken können verschiedene Komponenten auf bestimmte Bereiche abgeschieden werden. Durch die Tempe raturbehandlung im Anschluß an die Abscheidung entstehen auf der Interdiffusion zwischen den ca. 100 nm dicken Schichten Materialsysteme. Durch Verwendung automatisierter Anlagen können diese Materialarrays mehrfach hergestellt wer den; bei unterschiedlichen Bedingungen der Nachbehandlungsschritte kann auch der Einfluß der Nachbehandlungsparameter auf die Ausbildung neuer Phasen und Materialien kontrolliert werden (US 6 004 617). Nachteilig sind geringe Mate rialmengen im Mikrogrammbereich, die Bindung an bestimmte Trägermaterialien, die extrem kleinen Abmessungen der einzelnen Materialposition sowie die man gelnde Kontrolle über die Materialmorphologie.

Die WO 00/17413 beschreibt die sukzessive Dosierung von Suspension oder Lö sung einzelner Komponenten an definierte Bereiche eines Trägers samt Nachkon ditionierungsschritten, wodurch eine direkte, örtlich aufgelöste zweidimensionale Bibliotheksherstellung möglich ist. Das Trägermaterial ist durch physikalische Barrieren in Bereiche aufgeteilt (z. B. Tüpfelplattenarray oder Vertiefun gen/Bohrungen auf einem beliebigen Träger). All diesen genannten Verfahren zur Herstellung anorganischer Materialien auf dem Wege der kombinatorischen Che mie sind jedoch das Merkmal gemeinsam, daß die Synthese auf starren, zweidi mensionalen vordefinierten Oberflächen erfolgt und die Zahl der hergestellten Materialien eine direkte Funktion der mit der Herstellung verbundenen Arbeits- bzw. Dispens- bzw. Abscheidungsschritte ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung mittels kombinatorischer Chemie von Multikomponentensystemen sowie ein Ver fahren zur Testung der Materialien einer derartigen Materialbibliothek bereitzu stellen, mit dem es gelingt, die Synthese und Charakterisierung von Materialbi bliotheken gegenüber den oben genannten Verfahren und Vorrichtungen zu be schleunigen bzw. zu optimieren, und damit Materialbibliotheken zu erhalten, die nochmals bezüglich der Schnelligkeit und Bandbreite der Synthese von Multi komponentensystemen verbessert sind und mit denen auf sehr effiziente Weise Bibliotheken mit bis zu mehr als 106 Bausteinen hergestellt werden können.

Diese und weitere Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbibliothek gelöst, wobei das erfindungsgemäße Verfahren eine Sequenz nachstehender Schritte umfaßt:

1. Aufbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s auf alle oder einen Teil von t_1m Trägerkörper T1 mindestens einer Teilmenge M_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist, und s eine ganze Zahl ≧ 1 ist;
2. Vereinigen von Teilen der oder von vollständigen Teilmengen M_1m zu einer oder mehreren zweiten Mengen M_2n von t_2n Trägerkörpern T1, wobei n eine ganze Zahl ≧ 1 und n < m ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren folgenden weiteren Schritt (1) auf, der weiter bevorzugt vor den Schritten (2) und (3) durchgeführt wird:

1. Teilen einer ersten Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 in m erste Teilmen gen M_1m von t_1m Trägerkörpern, wobei m und t1 unabhängig voneinander ganze Zahlen ≧ 2 sind, und t1 ≧ m ist;

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Ver fahren den weiteren Schritt (0), in dem die erste Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 vor Schritt (1) mit mindestens einer nullten Substanz S_0s beaufschlagt wird, wobei s die vorstehende Bedeutung hat.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Sequenz folgender Schritte:

1. Aufbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s auf eine erste Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1;
2. Teilen der ersten Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 in m erste Teilmengen M_1m von t_1m Trägerkörpern T1, wobei m und t1 unabhängig voneinander ganze Zahlen ≧ 2 sind; und t1 ≧ m ist,

weiter bevorzugt ist eine Sequenz der nachfolgenden Schritte:
(2)-(3)-(I)-(1);
(3)-(2)-(I)-(I);
(2)-(I)-(3)-(1); oder
(3)-(1)-(I)-(2).
wobei vor und/oder nach und/oder während und/oder an Stelle mindestens eines der Schritte (I) und (0) bis (3) mindestens eine physikalische und/oder chemische und/oder physikalisch-chemische Behandlung an mindestens einem der Träger körper T1, T1X und T2Y durchgeführt wird, wobei die jeweilige Behandlung der einzelnen Trägerkörper gleich oder verschieden sein kann.

Bevorzugt umfaßt im erfindungsgemäßen Verfahren die erste Menge M₁ von t1 Trägerkörpern mindestens zwei verschiedene Trägerkörpern T1X, wobei X eine ganze Zahl ≧ 2 ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches die schnelle und geplante effiziente Synthese von großen Materialbibliotheken erlaubt, wobei die erfindungsgemäß hergestellten Materialbibliotheken in der Re gel deutlich größer als die mit den bisherigen Methoden hergestellten Bibliothe ken sind und durchaus 10⁹ bis 10¹⁵ verschiedene Bausteinen enthalten können.

Die Trägerkörper werden bevorzugt vor und/oder nach und/oder während und/oder anstelle der vorstehend definierten Schritte (I) und (0) bis (3) mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Behandlung und/oder physikalisch- chemischen in einem oder mehreren Behandlungsschritten unterworfen. Weiter bevorzugt wird nur ein einziger, oder eine definierte Anzahl der Trägerkörper derart behandelt. Falls mehrere oder alle Trägerkörper derart behandelt werden, kann die jeweilige Behandlung der Trägerkörper gleich oder verschieden sein.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren der hier in Rede stehenden Art, wobei vor und/oder nach und/oder während und/oder an Stelle mindestens eines der Schritte (I) und (0) bis (3) mindestens eine physikalische und/oder chemische und/oder physikalisch-chemische Behandlung an mindestens einem der Trägerkörper T1, T1X und T2Y durchgeführt wird, wobei die jeweilige Behand lung der einzelnen Trägerkörper gleich oder verschieden sein kann.

Dabei können die Trägerkörper auch aus anderen unabhängig oder parallel durch geführten "split and pool"-Sequenzen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren stammen.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren der hier in Rede stehenden Art, wobei mindestens eine der Teilmengen M_1m gleiche oder verschiedene Trägerkörper T2Y, die gleich oder verschieden zu den Trägerkörpen T1 oder T1X sind, vor und/oder nach und/oder während der jeweiligen Schritte (I), (0), (1), (2) oder (3) oder der Gesamtheit der Schritte (I) und (0) bis (3) bzw. Abfolge von Schritten zugegeben werden, wobei Y eine ganze Zahl ≧ 1 ist.

Darüberhinaus können mindestens einer der Teilmengen M_1m vor und/oder nach und/oder während der Schritte (I), (0), (1), (2) und/oder (3) eine frei wählbare Anzahl an Trägerkörpern T1 und/oder T1X und/oder T2Y Trägerkörpern ent nommen und/oder zugegeben werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können in einfacher Weise die Bausteine, wie z. B. heterogen oder heterogenisierte Katalysatoren, Luminophore, thermo elektrische, piezoelektrische, halbleitende, elektrooptische, supraleitende oder magnetische Substanzen oder Gemische aus zwei oder mehr dieser Substanzen, insbesondere intermetallische Verbindungen, Oxide, Oxidmischungen, Mischoxi de, ionische oder kovalente Verbindungen von Metallen und/oder Nichtmetallen, Metallegierungen, Keramiken, organometallischen Verbindungen und Verbund materialien, Dielektrika, Thermoelektrika, magnetoresistiven und magnetoopti schen Materialien, organischen Verbindungen, Enzymen und Enzymgemischen, pharmazeutischen Wirkstoffen, Substanzen für Futter und Futterergänzungsmittel, Substanzen für Nahrungs- und Nahrungsergänzungsmittel und Kosmetika und Gemische aus zwei oder mehr Oxiden beliebig, z. B. bezüglich ihrer Stöchiometrie variiert werden und anschließend die für den jeweiligen Einsatz am besten geeig neten Bausteine bzw. z. B. deren Stöchiometrie gefunden werden. Ebenso ist es möglich, daß durch eine geeignete unterschiedliche Elementzusammensetzung eine Vielzahl von zwar weitgehend ähnlichen, sich in ihren Elementen jedoch in zumindest einem Element unterscheidenden Bausteinen, wie z. B. Katalysatoren sämtliche Varianten getestet werden können.

Vorzugsweise sind die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens anfallen den Teilmengen und/oder Mengen gleich groß oder unterschiedlich groß. Dies führt dazu, daß unterschiedliche Mengen an verschiedenen Katalysatorvarianten und Materialien in einfacher Weise gewonnen werden können.

Insbesondere ist bevorzugt, daß die Bausteine anorganische Materialien sind, da auf dem Gebiet der anorganischen Katalyseforschung bisher eigentliche kombi natorische Synthesemethoden nicht in befriedigender Weise eingesetzt werden könnten.

Bevorzugt ist, daß die Trägerkörper poröse Körper sind. Derartige poröse Körper können Mikroporen, Mesoporen, Makroporen gemäß der IUPAC-Definition oder eine Kombination aus zwei oder mehr davon aufweisen, wobei die Porenvertei lung mono-, bi- oder multimodal sein kann. Vorzugsweise weisen die Körper eine multimodale Porenverteilung mit einem hohen, d. h. mehr als 50% Anteil an Ma kroporen auf. Als poröse Körper bzw. Materialien für derartige Körper sind zu nennen: Schaumkeramiken, metallische Schäume, metallische oder keramische Monolithen, Hydrogele, Polymere, insbesondere PU-Schäume, Polymerkügel chen, beispielsweise Superabsorber (Acrylate usw.), Komposite, Sintergläser oder Sinterkeramiken.

Massive oder poröse Körper, wie z. B. Metallkörper, Keramiken, Gläser, Kunst stoffe, Komposite, die durch geeignete Verfahren mit einer entsprechenden Porenstruktur versehen werden, können ebenfalls eingesetzt werden. Solche Verfah ren können sein: Bohr-, Fräs-, Erudier-, Ätz-, laserlithographische oder Sieb druck-Verfahren.

Geeignete Körper weisen eine BET-Oberfläche von 1 bis 1000, vorzugsweise 2 bis 800 und insbesondere 3 bis 100 m²/g auf.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Trägerkörper nicht po rös. Vorteilhaft ist die Verwendung niedrigschmelzender Lösemittel oder Disper sionsmedien zur Dispersion der entsprechenden Substanzen. Dabei können die Substanzen beispielsweise als Salze, Oxide oder in anderer Verbindungsform vorliegen. Günstig können zum Beispiel viskose Wachse, die sich nur sehr lang sam auf einen Träger verteilen, sein, da deren Verwendung zum Aufbau von zwiebelschalenartigen Schichten auf dem Trägermaterial führt.

Ferner können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die eingesetzten Trägerkörper an sich während eines Behandlungsschrittes hergestellt werden, z. B. ausgehend von einem geeigneten Precursor, wie z. B. einem Pulver, durch ein ge eignetes Verfahren, wie z. B. Kollern, Sol-Gel-Prozesse, Ausfällen, Aufschmelzen und Erstarren lassen, Versprühen und Beschichten. Dieser Behandlungsschritt wird vorzugsweise vor Beginn des eigentlichen Verfahrens, d. h. vor Schritt (I), (0), (1) oder (2) durchgeführt.

Die Substanzen können in gelöster, suspendierter, emulgierter, dispergierter oder geschmolzener Form aufgebracht werden. Dabei können die Substanzen mit je dem geeigneten Lösungsmittel in Kontakt gebracht und anschließend, z. B. durch Tränken, Sprühen, Schwämmen oder Tauchen, aufgebracht werden. Weitere Ver fahren zum Aufbringen der Substanzen sind Pulverbeschichtungsverfahren, phy sikalische und chemische Gasphasenabscheidung (PVD bzw. CVD), Sputtertech niken und Aufbringverfahren für mikroverkapselte Substanzen.

Ein zusätzlicher Freiheitsgrad kann durch inhomogenes Aufbringen von Substan zen, z. B. in Form einer Lösung, auf eine Menge oder Teilmenge an Trägerkörpern erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist das aufgebrachte Lösungsvolu men kleiner als das Flüssigkeitsaufnahme-Kapazität der Trägerkörper. Dadurch werden in vorteilhafter Weise nicht sämtliche Trägerkörper gleichmäßig mit der Lösung getränkt. Daher werden bei jedem Aufbringschritt Gradienten der jeweili gen Substanz erzeugt.

Ferner ist es möglich, ein inhomogenes Aufbringen von Substanzen dadurch zu erreichen, daß ein Teil der Menge an Trägerkörpern z. B. abgedeckt wird und so mit nur eine Untermenge mit der Substanz beaufschlagt wird. Für die Beaufschla gung eignen sich beispielsweise lokale Sprühsysteme, vorzugsweise mit einer Maske oder Abblendung zur Abdeckung der restlichen Trägerkörper.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren, das eine Sequenz nachstehender Schritte umfaßt:

1. Beaufschlagung einer ersten Untermenge der Mengen und/oder Teil mengen von Trägerkörpern mit der mindestens einen ersten nullten Substanz S_0s und/oder der mindestens einen ersten Substanz S_1s;
2. untereinander Vermischen der jeweiligen, gemäß (1') beaufschlagten Menge und/oder Teilmenge, und
3. Beaufschlagen einer zweiten Untermenge der Mengen oder Teilmen gen von Trägerkörpern mit mindestens einer zweiten Substanz S_2s, die gleich oder verschieden von den Substanzen S_1s und/oder S_0s ist.

Bei jeder Generation von Trägerkörpern können gemäß obiger Ausführungsform Trägerkörper ohne diese Substanz und welche, die ausschließlich eine Substanz tragen, vorliegen.

Bevorzugt ist das Trägervolumen, d. h. die Fluid-Aufnahmekapazität der Träger körper einstellbar. Dies kann beispielsweise über eine Konditionierung mit einem inerten Gas, Dampf oder einer Flüssigkeit eingestellt werden, beispielsweise Was serdampf. Damit kann die Aufnahmekapazität von jedem Trägerkörper genau eingestellt werden, so daß nur eine maximale vorher einstellbare Beladung mit einer Substanzlösung möglich ist.

Von Vorteil ist, wenn die Trägerkörper nach jedem Aufbringen von Substanzen neu verteilt (mix-split) werden. Damit lassen sich im Rahmen der wiederholten Sequenzen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sämtliche polynären Sy steme, d. h. also binäre, ternäre, quarternäre und höhere Systeme innerhalb einer einzigen schnellen kombinatorischen Synthese herstellen.

Bevorzugt wird die Sequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens beliebig oft wie derholt und/oder permutiert ausgeführt, so daß damit auch hochkomplexe polynä re Systeme in einfacher Weise zugänglich sind. Insbesondere ist weiter bevorzugt, daß nach jedem Schritt des Aufbringens von Substanzen ein Behandlungsschritt, z. B. ein Trocknungsschritt erfolgt. Dadurch ist in einfacher Weise die Ausnutzung von 100% des Trägervolumens bei jedem Aufbringen ermöglicht.

Ebenso ist bevorzugt, daß nach mindestens einem Schritt der Sequenz oder der wiederholten Sequenzen ein Fällungsmittel oder ein mineralisierendes Agenz zu gegeben wird, so daß auf diese Art und Weise eine Cofällung auf bzw. in den Trägerkörpern durchgeführt werden kann. Geeignete Fällungsmittel können sein: Anorganische oder organische Basen und/oder Säuren. Geeignete Mineralisatoren stellen beispielsweise Halogenide dar.

Weiter bevorzugt ist, daß die aufgegeben Substanzen vor, während oder nach je dem oder auch erst nach allen Aufbringschritten miteinander reagieren und so auch komplexe polynäre Systeme unterschiedlicher stöchiometrischer Zusammensetzung mit nachträglicher Variation ihrer chemischen und/oder physikalischen Beschaffenheit möglich sind.

Weiter bevorzugt ist, daß die Oberfläche der Trägerkörper funktionalisiert ist. Solche Funktionalisierungen können die physikochemischen Eigenschaften der Oberfläche des Substrats verändern. Solche Eigenschaften können sein: Polarität, Azidität, Basizität, Belegung mit bestimmten Oberflächenspezies, sterische Ei genschaften, komplexbildende Eigenschaften, elektronische und ionische Eigen schaften und die Porenstruktur. Durch eine beliebige Funktionalisierung, bei spielsweise durch Auftragen von organischen Haftvermittlern oder Verbindungen, die eine bessere Löslichkeit der aufgetragenen Substanzen ermöglichen, können beliebig viele und in ihren physikalischen Eigenschaften unterschiedliche Sub stanzen aufgebracht werden, beispielsweise hydrophobe und hydrophile Substan zen, lipophile und lipophobe Substanzen. Dazu eignen sich alle dem Fachmann bekannten Verfahren zur Funktionalisierung von Oberflächen, wobei insbesonde re die Washcoat-Technik zu nennen ist. Damit kann beispielsweise durch Auf bringen einer Substanz eine weitere Substanz, die aufgrund der Funktionalisierung der Oberfläche schon auf der Oberfläche aufgebracht ist, durch die aufgegebene Substanz herausgelöst werden bzw. mit der aufgebrachten Substanz reagieren und so in einfacher Weise auch komplexere Precursor-Verbindungen auf den Träger körper aufgebracht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anstelle von mit Substanzen beaufschlagten Trägerkörpern mit Lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Dispersionen oder Schmelzen von Substanzen gearbeitet, die sich jeweils in Trägerkörpern wie z. B. Hohlkörpern, Gefäßen, wie z. B. Vials, befin den, die geeignet sind derartige fluide Systeme aufzunehmen und als solche zu beinhalten.

Weiter wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das eine Sequenz nachstehender Schritte umfaßt:

1. Einbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s in alle oder in einen Teil von m Teilvolumina V_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist und s eine ganze Zahl ≧ 1 ist;
2. Vereinigen von Teilen der oder von vollständigen Teilvolumina V_1m zu mehreren zweiten Volumina V_2n, wobei n eine ganze Zahl und n < m ist.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren einen weiteren Schritt (1), der weiter bevor zugt vor den Schritten (2) und (3) durchgeführt wird:

1. Teilen eines Volumens V₁ eines fluiden Mediums FM₁ in m erste Teilvolu mina V_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist.

Weiter bevorzugt umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Schritt (0), wobei das erste Volumen V₁ vor Schritt (1) mit mindestens einer nullten Sub stanz S_0s beaufschlagt wird, wobei s die obige Bedeutung hat.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Sequenz nachstehender Schritte:

A) Einbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s in ein erstes Vo lumen V₁;
B) Teilen des ersten Volumens V₁ eines fluiden Mediums in m erste Teilvolumina V_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist, weiter bevor zugt eine Sequenz der nachfolgenden Schritte:
(2)-(3)-(I)-(1);
(3)-(2)-(I)-(1);
(2)-(I)-(3)-(1); oder
(3)-(1)-(I)-(2).

Bevorzugt wird mindestens eines der Teilvolumina V_1m vor und/oder nach und/oder während der Schritte (I) und (0) bis (3) eine frei wählbare Anzahl an Unterteilvolumina UV_1m entnommen.

Von Vorteil ist, wenn vor und/oder nach und/oder während und/oder an Stelle der Schritte (I) und (0) bis (3) mindestens eine physikalische und/oder chemische oder physikalisch-chemische Behandlung an mindestens einem der Teilvolumina V_1m und/oder Unterteilvolumina UV_1m durchgeführt wird, wobei die jeweilige Be handlung der einzelnen Teil- und/oder Unterteilvolumina gleich oder verschieden sein kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Sequenz nachstehender Schritte:

1. Einbringen der mindestens einen ersten nullten Substanz 50 s und/oder der mindestens einen ersten Substanz S_1s in ein erstes Teilvolumen V_1m und/oder Unterteilvolumen UV_1m;
2. untereinander Vertauschen des jeweiligen, gemäß (1') erhaltenen Teil- und/oder Unterteilvolumens, und
3. Einbringen der mindestens einer zweiten Substanz S_2s, die gleich oder verschieden von den Substanzen S_1s und/oder S_0s ist, in ein zweites Unterteilvolumen der Volumina oder Teilvolumina.

Damit können in einfachster Weise durch das beliebige Mischen von wie oben beschriebenen fluiden Systemen verschiedener Substanzen, welches besonders einfach durchzuführen ist, verschiedene Bausteine erhalten werden, die erst am Ende des erfindungsgemäßen Verfahrens oder auch nach jedem einzelnen Tei lungsschritt erhalten werden können.

Vorteilhafterweise ermöglicht eine weitere Ausführungsform, daß ein Mittel zu den Teilvolumina V_1m oder Unterteilvolumina UV_1m, die gleich oder verschieden groß sein können, das den Erhalt zumindest eines Teils der gelösten Substanzen in fester Form ermöglicht, zugegeben wird, wobei besonders bevorzugt diese Mittel Fällungsreagenzien oder Trägerkörper sind.

Falls wie vorstehend definierte Trägerkörper verwendet werden, entstehen durch eine Cofällung auf bzw. in den porösen oder nichtporösen Kugeln die gewünsch ten polynären Materialsysteme. Bevorzugt ist jedoch auch, daß Fällungsreagenzi en zugegeben werden. Damit kann auf eine Triggerung der entstehenden Materia lien verzichtet werden, so daß durch Zugabe von Fällungsreagenzien über Cofäl lung Vollkörpermaterialien hergestellt werden.

Bevorzugt ist, daß die Sequenz der oben genannten Schritte beliebig oft wieder holt und/oder permutiert wird. Damit können besonders einfach hochkomplexe polynäre Materialsysteme erhalten werden. Bevorzugt ist, daß nach dem Ende jeder Sequenz die gefällten Substanzen isoliert werden. Damit kann in einfachster Weise im Rahmen der beliebig oft durchführbaren Wiederholbarkeit der erfin dungsgemäßen Sequenz an jedem Schritt des Verfahrens die gewünschten polynä ren Materialsysteme erhalten werden.

Bevorzugt ist, daß die gefällten Substanzen einer reaktiven Behandlung unterzo gen werden. Dies kann beispielsweise eine thermische oder Strahlungsbehandlung sein, so daß auch nach Erhalt der Materialien weitere Modifikationen vorgenom men werden können. Weitere reaktive Behandlungsmöglichkeiten sind: Versprü hen, Sprühtrocknen, Eindampfen, Verkneten und andere physikalisch-chemische Behandlungsmethoden und Kombinationen davon.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens ist es möglich, daß das oder die vorstehend genannten Mittel vor einem oder mehreren Schritten des Vereinigens der Teillösungen zugegeben werden. Damit können sämtliche denkbaren Materialkombinationen in der Synthese nach jedem einzelnen Schritt erhalten werden.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die nach den vorstehend beschriebenen Verfahren erhältliche Materialbibliothek an sich.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zur Erkennung verschiedener Bausteine einer Materialbibliothek dahingehend gelöst, daß jeder Baustein mit einer individualisierbaren Kodierung versehen wird. Da die vorstehende Erfindung in einer schnellen und willkürlichen Synthese von Multikomponenten-Systemen beruht, die eine große Vielzahl in bezug auf Ele mentzusammensetzung und -verteilung aufweisen, ist es wichtig, daß zumindest einzelne Generationen während der Synthese markiert werden.

Bevorzugt ist es, daß die Kodierung chemisch weitgehend inert ist und durch vor hergehende Verfahrensschritte nicht beschädigt wird. Dies kann beispielsweise durch Zugabe eines oder mehrerer Elemente, die bezüglich der Testreaktion inert sind, in unterschiedlichen Mengen geschehen. Durch Nachweis dieses speziellen Elementes nach dem Test ist dann eine eindeutige Identifikation des Materials möglich. Wichtig bei diesem sog. "Chemical Encoding" ist, daß die Komponen te(n) nicht flüchtig sein sollte(n). Daher sind zum Beispiel Halogene, Arsen, Se len, Tellur, Kadmium, Blei oder Quecksilber nur bedingt geeignet.

Besonders geeignet und bevorzugt ist das Encoding über Radioaktivität oder Gammastrahlung, bei dem entsprechende Elemente an jede Generation in das Materialsystem eingebracht werden. Durch Nachweis der Strahlung mittels einem geeigneten Detektor können derartige Bibliotheksteile der Generation identifiziert werden. Weiter bevorzugt ist das Encoding über Nanomaterialien, wie z. B. che misch inerte Clusterverbindungen, beispielsweise Selten Erden-Oxide, TiO₂, ZrO₂, die beispielsweise eine Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzaktivität aufwei sen.

Beispiele für physikalisch-chemische Messmethoden zum Decodieren der Infor mationen sind Röntgendiffraktion, Röntgenfluoreszenz, Messung energiereicher Strahlung, wie z. B. Radioaktivität, Messung von optischen Eigenschaften, wie z. B. Absorption, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz-Eigenschaften.

Vorzugsweise wird die Methode ausgewählt unter:
RFA, UV/VIS-Spektroskopie, Detektion energiereicher Strahlung, NMR-, ESR-, Mösbauer-Spektroskopie, SIMS und optischen Methoden.

Ferner beruht die Kodierung vorzugsweise auf einer Eigenschaft der Trägerkör per.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zur Bestimmung von physikalisch-chemischen Eigenschaften von Bau steinen der erfindungsgemäßen Materialbibliothek gelöst, welches die folgenden Schritte umfaßt:

a) Bestimmung mindestens einer Performanceeigenschaft und/oder Eigen schaftsausprägung mindestens eines Bausteins mittels mindestens einem Sensor und ggf.
b) Bestimmung mindestens einer weiteren Performanceeigenschaft und/oder Eigenschaftsausprägung des mindestens einen Bausteins mit mindestens ei nem weiteren Sensor.

Vorzugsweise wird der zweite Parameter lediglich bei den Bausteinen in der Ma terialbibliothek bestimmt, bei denen die Messungen des ersten Parameters bereits ein Hinweis auf eine erwünschte Performanceeigenschaft und/oder Eigenschafts ausprägung gegeben hat.

Weiter bevorzugt erfolgt die Auswahl der Bausteine für die weitere Messung au tomatial durch eine Datenverarbeitungsanlage.

Vorzugsweise werden erfindungsgemäß Bausteine bzw. Materialien hergestellt und ggf. bezüglich ihrer Performanceeigenschaften untersucht, die im festen Zu stand vorliegen und sich potentiell als Heterogenkatalysatoren eignen. Somit han delt es sich bei diesen Materialien um Heterogenkatalysatoren und/oder deren Vorläufer, weiter bevorzugt um anorganische Heterogenkatalysatoren und/oder deren Vorläufer und insbesondere Kontakte oder Trägerkatalysatoren und/oder deren Vorläufer.

Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens können die einzelnen Materialien gleich oder verschieden voneinander sein.

Zunächst kann, falls nötig, ein Teil der Materialbibliothek, beispielsweise im Fall eines Katalysators, aktiviert werden. Dies kann durch thermische Behandlung unter Inert- oder Reaktivgasen oder anderen physikalischen und/oder chemischen Behandlungen durchgeführt werden. Anschließend wird das Substrat auf eine ge wünschte Umsetzungstemperatur gebracht und danach ein fluides Edukt, das eine Einzelverbindung oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren Verbindungen sein kann, durch einen, mehrere oder alle der Teile der Materialbibliothek durch- oder entlanggeleitet.

Das fluide Edukt, bestehend aus einem oder mehreren Reaktanden, ist in der Re gel flüssig oder bevorzugt gasförmig. Vorzugsweise erfolgt die Testung von zum Beispiel Oxidationskatalysatoren durch parallel oder ineinanderfolgende Beauf schlagung einzelner, mehrerer oder aller Abschnitte der Materialbibliothek mit einer Gasmischung aus einem oder mehreren gesättigten, ungesättigten oder mehrfach ungesättigten organischen Edukten. Zu nennen sind hier beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, usw. sowie sauerstoffhaltige Gase, wie z. B. Luft, O₂, N₂O, NO, NO₂, O₃ und/oder zum Beispiel Wasserstoff. Darüber hinaus kann auch ein Inertgas, wie z. B. Stickstoff oder ein Edelgas zugegen sein. Die Umsetzungen werden in der Regel bei Temperaturen von 20 bis 1200°C, be vorzugt bei 50 bis 800°C und insbesondere bei 80 bis 600°C durchgeführt, wobei mittels einer geeigneten Einrichtung die parallele oder hintereinander erfolgte getrennte Abführung der jeweiligen Gasströme der einzelnen, mehrerer oder aller Teile sichergestellt wird.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, in dem vor Schritt b) ein Edukt in mindestens zwei voneinander getrennten Teilen in der Materialbibliothek zur Durchführung einer chemischen und/oder physikalischen Reaktion in Gegen wart mindestens eines Materials des jeweiligen Teils eingeleitet wird und nach Durchströmen des Abschnittes ein Abstrom erhalten wird.

Der erhaltene Abstrom umfaßt mindestens ein Umsetzungsprodukt, das anschlie ßend entweder aus einzelnen oder mehreren Abschnitten der Materialbibliothek aufgefangen und vorzugsweise getrennt, nacheinander oder vorzugsweise parallel analysiert, sofern eine Analyse des Abstroms nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren zu dem jeweiligen Teil erforderlich ist.

Dabei können auch mehrere Umsetzungen, jeweils unterbrochen durch einen Spülschritt mit einem Spülgas, bei gleicher oder verschiedenen Temperaturen nacheinander durchgeführt und analysiert werden. Selbstverständlich sind auch identische Umsetzungen bei verschiedenen Temperaturen möglich.

Dabei wird vorzugsweise zu Beginn des Verfahrens der gesammelte Abstrom der gesamten Bibliothek analysiert, um festzustellen, ob überhaupt eine Umsetzung stattfindet. Auf diese Art und Weise lassen sich Gruppen von Bausteinen in sehr schneller Weise dahingehend analysieren, ob sie überhaupt nützliche Eigenschaf ten, z. B. katalytische Eigenschaften, aufweisen. Selbstverständlich können nach Durchführung dieses Grobscreenings wiederum einzelne Gruppen von Bausteinen zusammen analysiert werden, um wiederum festzustellen, welche Gruppe von Bausteinen, sofern in der Materialbibliothek mehrere derartige Gruppen von Bau steinen vorhanden sind, katalytische Eigenschaften aufweisen.

Die vorliegende Erfindung erlaubt die automatisierte Herstellung und katalytische Testung zum Zwecke des Hochdurchsatzes und Screenings von beispielsweise Heterogenkatalysatoren für chemische Reaktionen, insbesondere für Reaktionen in der Gasphase, ganz besonders für partielle Oxidationen von Kohlenwasserstof fen in der Gasphase mit molekularem Sauerstoff (Gasphasenoxidationen).

Zur Untersuchung geeigneter Reaktionen bzw. Umsetzungen sind in G. Ertl, H. Knötzinger, J. Waldkamp (Hrsg.): "Handbook of heterogeneous catalysis ", Wiley VCH, Weinheim, 1997 beschrieben. Beispiele geeigneter Reaktionen sind vor nehmlich in dieser Literatur in den Bänden 4 und 5 und in Ziffern 1 bis 4 aufge führt.

Die Ableitungen der Abströme der jeweils ausgewählten Abschnitte umfassen mindestens ein Umsetzungsprodukt und/oder das Edukt, das vorzugsweise aus den jeweiligen Abschnitten getrennt erhalten wird. Dies erfolgt vorzugsweise über eine Einrichtung, die mit den jeweiligen Abschnitten gasdicht verbunden ist. Ins besondere sind zu nennen: Probeentnahme mittels geeigneter Flußführungen, wie z. B. Ventilschaltungen und mobile Kapillarsysteme (Schnüffelvorrichtungen). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Schnüffelvorrichtungen verwendet, die eine räumlich lokalisierte, z. B. punktuelle Wärmequelle aufweisen. Diese mit der Schnüffelvorrichtung gekoppelte Wärmequelle gestattet es, selektiv den zu untersuchenden Teil der Materialbibliothek zu erwärmen und nur in die sem Bereich eine Reaktion zu initiieren. Dabei können die einzelnen Abströme der einzelnen, mehrerer oder aller Abschnitte separat abgeleitet und über eine Ventilschaltung anschließend separat analysiert werden.

Die beispielsweise computergesteuerte, mechanische bewegliche Schnüffelvor richtung umfaßt eine Schnüffelleitung oder Schnüffelkapillare zu dem zu entnehmenden Abstrom, die im wesentlichen automatisch auf, in und/oder über dem Ausgang des jeweiligen Abschnittes positioniert wird und anschließend den Ab strom entnimmt. Details bezüglich der Anordnung einer derartigen Vorrichtung lassen sich der WO 99/41005 entnehmen.

Prinzipiell besteht Freiheit in der Wahl der Meßmethode, jedoch sollte es sich hierbei um eine vergleichsweise schnelle und einfache Meßtechnik handeln, da eine große Anzahl von Abschnitten zu analysieren ist. Der Zweck dieser ersten Messung ist eine vorzugsweise Vorauswahl jener Teile, die weiter zu analysieren sind.

Insbesondere sind als Sensoren zu nennen: Infratrot-Thermographie, Infrarot- Thermographie in Kombination mit Massenspektrometrie, Massenspektrometrie, GC, LC, HPLC, Micro-GC, dispersive FTIR-Spektroskopie, Mikrowellen- Spektroskopie, Raman-Spektroskopie, NIR-, UV-, UV-VIS-, NMR-, ESR-, Mi krowellenspektroskopie, GC-MS, Infrarot-Thermographie/Raman-Spektroskopie, Infrarot-Thermographie/dispersive FTIR-Spektroskopie, Farbdetektion mit che mischem Indikator/MS, Farbdetektion mit chemischem Indikator/GCMS, Farbdetektion mit chemischem Indikator/dispersive FTIR-Spektroskopie, photoa kustische Analyse, chemische oder elektrochemische Sensoren sowie tomographi sche NMR- und ESR-Methoden.

Besonders bevorzugt ist die Massenspektrometrie und damit gekoppelte Meßme thoden, sowie tomographische NMR- und ESR-Methoden, wahlweise mit spezifi schen Sondenmolekülen.

Weiterhin bevorzugt wird Infrarot-Thermographie, die einfach mit einer Infrarot kamera zu realisieren ist, eingesetzt. Hierbei ist die Temperaturentwicklung der einzelnen Teile dem aufgenommenen Infrarotbild, vorzugsweise mit digitaler Bildverarbeitung, zu entnehmen. Bei einer geringen Anzahl von Teilen kann ggf. jedem einzelnen Teil ein Temperatursensor zugeordnet werden, beispielsweise ein pyrometrisches Element oder ein Thermoelement. Die Ergebnisse der Tempera turmessung für die jeweiligen Abstände können alle einer Datenverarbeitungsan lage zugeführt werden, die das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise steuert. Weitere Details zu dieser Methode sind der WO 99/34206 und der DE-A-100 12 847.5 zu entnehmen, deren diesbezüglicher Inhalt vollumfänglich in den Kontext der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird.

Um störende Einflüsse weitgehend zu eliminieren, sollte sich das Substrat mit den zu untersuchenden Abschnitten vorzugsweise in einem thermisch isolierten Ge häuse mit kontrollierter Atmosphäre befinden. Sofern eine Infrarotkamera ver wendet wird, sollte sich diese vorzugsweise außerhalb des Gehäuses befinden, wobei die Beobachtung des Substrates durch Infrarot-transparente Fenster, bei spielsweise aus Saphir, Zinksulfit, Barriumdifluorid, Natriumchlorid, usw. er möglicht wird. Aufgrund der Ergebnisse der Messung des ersten Parameters wer den mittels einer Datenverarbeitungsanlage bzw. eines Computers die Abschnitte ausgewählt, für die mindestens eine weitere Performanceeigenschaft gemessen werden kann. Hierbei sind ebenfalls verschiedene Auswahlkriterien denkbar. Ei nerseits können jene Abschnitte ausgebildet werden, für die der erste Parameter besser ist als ein vorbestimmter Grenzwert, andererseits können auch ein vorbe stimmter Prozentsatz der besten aller Abschnitte bzw. Materialien eines Träger körpers für die Messung eines zweiten Parameters ausgewählt werden. Die ge nannten Mindestanforderungen bzw. die Menge der auszuwählenden Abteile hängt einerseits von den jeweiligen Qualitätsanforderungen an die zu untersu chenden Materialien und andererseits von der Zeit ab, die zur Untersuchung der Trägermaterialien zur Verfügung stehen.

Sofern ein Grenzwert bezüglich der Mindestanforderung des ersten Meßwertes vorgegeben wird, so muß dieser nicht für alle Teile konstant sein, sondern er kann beispielsweise als eine Funktion von anderen Eigenschaften der jeweiligen Bau steine der einzelnen Teile der Materialbibliothek vorgegeben werden.

Die Messung des mindestens einen weiteren Parameters (Performanceeigen schaften und/oder Eigenschaftsausprägung) wird vorzugsweise am Abstrom der ausgewählten Abschnitte durchgeführt. Prinzipiell unterliegt der weitere Sensor keinerlei Beschränkungen, solange er geeignet ist, einen weiteren Parameter zu messen, welcher Hinweise auf eine weitere Eigenschaft des zu untersuchenden Bausteins gibt.

Prinzipiell kann als weiterer Sensor ein vorstehend für den ersten Sensor genann tes Verfahren angewendet werden, wobei erster und weiterer Sensor gleich oder verschieden voneinander, vorzugsweise verschieden voneinander sind. Vorzugs weise beruht dieser weitere Sensor auf einer spektroskopischen Methode, die aus gewählt ist aus der Gruppe, umfassend Massenspektrometrie, Gaschromatogra phie, GCMS-Spektroskopie, Raman-Spektroskopie, Infrarot-Spektroskopie, UV- VIS-Spektroskopie, NMR-Spektroskopie, Fluoreszenz-Spektroskopie, ESR- Spektroskopie, NMR- und ESR-Tomografie und Mösbauer-Spektroskopie.

Anhand dieser bevorzugten Techniken lassen sich genauere Informationen über den Abstrom der jeweiligen Abschnitte bzw. Bausteine gewinnen. Mittels dieser spektroskopischen Methoden kann die Konzentration eines gesuchten Produktes bzw. die Konzentration von Parallelprodukten sowie die Restkonzentration der Edukte ermittelt werden, woraus sich beispielsweise für katalytische Bausteine Aussagen über die Selektivität ableiten lassen.

Für Massenspektroskopie wird vorzugsweise ein Quadropol-Massenspektrometer eingesetzt, wenngleich TOF-Massenspektrometer denkbar sind. Der Abstrom der zu untersuchenden Abschnitte wird dem Massenspektrometer bzw. anderen Sen soren vorzugsweise über ein Leitungssystem durchgeführt. Weitere einsetzbare massenspektrometrische Anordnungen sind MS-MS-Koppelungen.

Bevorzugt wird die Analyse von einer Datenverarbeitungsanlage gesteuert, so daß besonders einfach und schnell geeignete Teile der Materialbibliothek erfaßt werden können. Dabei ist es vorteilhafterweise möglich, gezielt einen Bestandteil eines einzigen Abschnittes zu analysieren, da bei den derartigen vorgenannten Meßmethoden eine gezielte Auswahl eines kleinen Bereiches aus einem größeren Bereich möglich ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren, sowie einen Datenträger umfassend derartige Computerprogramme.

Die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriffe sollen an dieser Stelle geklärt werden:

Aufbringen

Unter Aufbringen im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird verstanden, daß Substanzen entweder auf die Oberflä che, im Poren- oder Kanalsystem, in die Vertiefungen oder Öffnungen eines Trägerkörpers auf oder eingebracht werden oder daß sie auch in diesen eindiffundieren können, wobei auch ein Auf- oder Einbringen von Substanzen übereinander, ggf. unterbrochen durch Schichten, die durch einen Behand lungsschritt ein- oder aufgebracht werden, wie z. B. eine hy drophobierende Schicht, oder in mikroverkapselter Form möglich ist.

Baustein

Einheit, die sich in den jeweiligen Abschnitten einer Mate rialbibliothek befindet und die aus einer oder mehreren Kom ponenten bzw. Materialien bestehen kann.

Bausteinzusammensetzung

Der erfindungsgemäß verwendete Begriff "Bausteinzusam mensetzung" umfaßt sowohl die stöchiometrische als auch Elementzusammensetzung der zu testenden Materialien, die von Material zu Material unterschiedlich sein kann. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, Materialbibliotheken herzu stellen bzw. zu testen, die aus Materialien bestehen, die be züglich ihrer Elementzusammensetzung zwar identisch sind, wobei jedoch die stöchiometrische Zusammensetzung der das Material ausmachenden Elemente zwischen den einzelnen Materialien unterschiedlich ist; ferner ist es möglich, daß die Materialbibliothek aus Materialien aufgebaut ist, die sich be züglich ihrer Elementzusammensetzung jeweils unterschei den; selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, daß sich die einzelnen Materialien in ihrer stöchiometrischen und Ele mentzusammensetzung unterscheiden; ferner ist es möglich, daß die Materialbibliothek aus Bausteinen aufgebaut ist, die bezüglich ihrer Elementzusammensetzung und stöchiometri schen Zusammensetzung identisch sind, sich jedoch bzgl. der physikalischen oder chemischen oder physikalisch- chemischen Eigenschaften als Folge eines Behandlungs schrittes unterscheiden. Dabei bezieht sich der hier verwen dete Begriff "Element" auf Elemente des Periodensystems der Elemente.

Behandlungsschritt

Physikalische oder chemische oder physikalisch und chemi sche Behandlung von mindestens einem Teil der erfindungs gemäß verwendeten Bausteine, Materialien, Substanzen oder Trägerkörper. Dabei kann eine Menge an Trägerkörpern auch so behandelt werden, daß die oben genannten Behandlungen nicht gleichmäßig über alle Trägerkörper appliziert werden. So ist es beispielsweise möglich, daß ein Teil der Menge der Trägerkörper einer chemischen Behandlung unterzogen wird, während ein anderer Teil der Menge der Trägerkörper einer physikalischen Behandlung unterzogen wird, ohne daß der jeweils andere Teil die andere Behandlung "sieht". Ferner ist es möglich, einen Gradienten der jeweiligen Behandlung über die Menge an Trägerkörpern zu legen, beispielsweise eine thermische Behandlung in einem Rohrofen durchzuführen, an dessen einem Ende eine Temperatur von z. B. 500°C und an dessen anderem Ende eine Temperatur von z. B. 1000°C an liegt, wobei sich die Temperatur vom einen zum anderen En de kontinuierlich oder diskontinuierlich ändert. Beispiele für physikalische Behandlungen sind Behandlungen mit Tempe ratur, Druck oder Licht, Beispiele für chemische Behandlun gen sind in Kontakt bringen mit Reaktivgasen, wie z. B. Was serstoff, Ammoniak, Salzsäure, Reaktionslösungen, wie z. B. Fällungsmittel, mineralisierende Agenzien, Haftvermittler, Bindemittel und hydrophobierende Agenzien, Beispiele für physiko-chemische Behandlungen sind in Kontakt bringen mit z. B. Wasserdampf oder Behandlung mit Reaktivgasen unter gleichzeitiger Bestrahlung mit Licht.

Eigenschaften erster Ordnung

Darunter werden weitestgehend diejenigen Eigenschaftsaus prägungen verstanden, die mit Hilfe physikalischer Charakte risierungsmethoden gewonnen werden, wie z. B. Röntgendif fraktion, LEED-Strukturaufklärung, EDX, Röntgenfluores zenzanalyse; Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie, Auger- Spektroskopie.

Eigenschaften zweiter Ordnung

Darunter werden diejenigen Eigenschaftsausprägungen ver standen, die mit Hilfe physikochemischer Charakterisie rungsmethoden, wie z. B. Stickstoff-Adsorption (Oberflä chendimensionen (BET)); TPD (Bindungsstärken von Absorbaten auf Oberflächen oder selektive Chemisorption - Grö ßen der Oberflächen aktiver Zentren) zugänglich sind.

Eigenschaften der Trägerkörper

Eigenschaften der Trägerkörper können beispielsweise sein: Form, Dichte, Porosität, Oberflächenbeschaffenheit, Plasti zität, chemische Zusammensetzung, Größe, Morphologie.

Eigenschaftsausprägung

Der Begriff "Eigenschaftsausprägung" bezeichnet physikali sche, chemische oder physikalisch-chemische Zustände der einzelnen Materialien innerhalb der Materialbibliothek; bei spielhaft sind hier zu nennen: Oxidationsstufe, Kristallinität, usw.

Einbringen

Dieser Begriff bezeichnet jede Art der Zuführung von (che mischen) Substanzen in Volumina, wie z. B. Gießen, Sprühen, usw.

Fluid

Als Fluid wird ein Medium definiert, dessen Fließfähigkeit dem Ausdruck e^-ΔE/RT proportional ist, wobei ΔE die Energie ist, die überwunden werden muß, damit das Medium fließt. Darunter fallen z. B. Flüssigkeiten, Gase, Wachse, Dispersio nen, Fette, Suspensionen, Schmelzen, pulverförmige Feststof fe usw. Sofern das Medium in flüssiger Form vorliegt, wer den auch mehrphasige flüssige Systeme darunter verstanden.

Kodierung

Kodierung bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Trägerkörpers einer Messung zugänglich ist. Beispielhaft für derartige Eigenschaften seien genannt: Form, Dichte, Porosität, Oberflächenbeschaffenheit, Plastizität, Elastizität, che mische Eigenschaften, Zusammensetzung, Konzentration, optische und elektronische Eigenschaften.

Material

Vorzugsweise nicht gasförmige Substanzen wie z. B. Feststof fe, Oxide, Salze, Sole, Gele, wachsartige Substanzen oder Substanzmischungen, Dispersionen, Emulsionen, Suspensio nen und Feststoffe. Es kann sich dabei um molekulare und nicht-molekulare chemische Verbindungen, Formulierungen, Gemische handeln, wobei der Begriff "nicht-molekular" Sub stanzen definiert, die kontinuierlich optimiert bzw. verändert werden können, im Gegensatz zu "molekularen" Substanzen, deren strukturelle Ausprägung sich lediglich über eine Varia tion von diskreten Zuständen, also beispielsweise der Varia tion eines Substitutionsmusters verändern lassen.

Materialbibliothek

Dies bezeichnet eine Anordnung, umfassend mindestens 2, also eine Mehrzahl, vorzugsweise mindestens 1.000, weiter bevorzugt mindestens 100.000, insbesondere mindestens 10.000.000 und weiter bevorzugt mindestens 1.000.000.000 Substanzen bzw. chemische Verbindungen, Gemische aus chemischen Verbindungen, Formulierungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung als "Bausteine" bezeichnet wer den.

Menge

Der Begriff "Menge" definiert eine Zusammenfassung von Trägerkörpern.

Performanceeigenschaft

Dieser Begriff bezeichnet meßbare Eigenschaften der Mate rialien der Materialbibliothek, die mit geeigneten Sensoren bestimmt werden. Beispiele hierfür sind in der Beschreibung gegeben.

Substanz

Material, Komponente oder Vorläufer-Komponente, die zu einem Material führt.

Teilmenge

Eine "Teilmenge" ist eine durch Aufteilen einer Menge von Trägerkörpern erhaltene, von anderen Teilmengen räumlich getrennte Ansammlung von Trägerkörpern, wobei die Anzahl an Trägerkörpern in der Teilmenge stets kleiner als die An zahl der Trägerkörper in der Menge ist.

Teilvolumen

Ein "Teilvolumen" ist eine durch Aufteilen eines Volumens an Fluid erhaltene Menge an Fluid, die geringer ist als die Menge an Fluid im Volumen.

Trägerkörper

Dieser Begriff umfaßt prinzipiell sämtliche dreidimensiona len Einrichtungen und Körper mit einer starren oder halbstar ren Oberfläche, die sowohl flach sein als auch Öffnungen, Poren oder Bohrungen oder Kanäle aufweisen können. Der Trägerkörper muß geeignet sein, die Substanzen aufzuneh men. Bezüglich der äußeren Form der Trägerkörper existie ren keinerlei Beschränkungen, solange es sich um eine drei dimensionale Einrichtung bzw. einen dreidimensionalen Körper handelt. Somit kann der Trägerkörper die Form einer Kugel oder Hohlkugel, eines ellipsoiden Körpers, eines Qua ders, eine Würfels, eines Zylinders, eines Primas oder eines Tetraeders einnehmen. Der Begriff "Trägerkörper" umfaßt demnach auch dreidimensionale Einrichtungen zur Aufnahme von Fluiden.

Untermenge

Eine "Untermenge" ist eine durch Aufteilen einer Menge und/oder Teilmenge von Trägerkörpern erhaltene von ande ren Untermengen räumlich nicht getrennte Ansammlung von Trägerkörpern, wobei die Anzahl an Trägerkörpern in der Untermenge stets kleiner als die Anzahl der Trägerkörper in der Menge ist.

Unterteilvolumen

Ein "Unterteilvolumen" ist eine Menge an Fluid, die kleiner als die Menge an Fluid in einem Teilvolumen, und die einem Teilvolumen entnommen oder zugegeben werden kann.

Vermischen

"Vermischen" bedeutet im Kontext der Erfindung neben dem Vermischen mindestens zweier Lösungen auch, daß der Ort der Trägerkörper innerhalb eines Gefäßes willkürlich verän dert wird (örtliche Permutation).

Vertauschen

"Vertauschen" bedeutet im Kontext der Erfindung räumliche Permutation von Trägerkörpern.

Volumen

Der Begriff "Volumen" bezeichnet die Gesamtheit des flui den Mediums

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung, den Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu er läuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen sche matisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1.

Die Fig. 2 bis 8 zeigen Analyseergebnisse durchgeführt an Bausteinen einer erfin dungsgemäßen Materialbibliothek, hergestellt nach dem Verfahren gemäß An spruch 1.

Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung des Verfahrens gemäß Anspruch 16.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 16.

Fig. 1 zeigt beispielhaft in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren mit der Abfolge der Schritte (0), (1), (2), (3), (1), (2). In einem Gefäß 100 befindet sich eine Lösung einer ersten Substanz 101, in die eine Menge M1 von t₁ beispielsweise porösen Trägerkörpern T1 aus Aluminiumoxid, vorzugswei se Kugeln, eingebracht ist. Nach Tränken der Menge M1 wird die Menge M1 in die ersten beiden Teilmengen M₁₁ und M₁₂ geteilt, die in Behälter 103 und 104 verteilt werden, und anschließend mit Lösungen der Substanzen S₁₂ und S₁₁ ge tränkt werden.

Nach Tränkung mit den Substanzen S₁₁ und S₁₂ werden die ersten beiden Teil mengen M₁₁ und M₁₂ zu einer neuen Menge M₂ vereinigt und im Behältnis 107 ggf. mit einer weiteren Substanz, welche in Fig. 1 nicht dargestellt ist, getränkt. Ebenso können natürlich auch schon Nachtränkungen mit den Substanzen S₁₁ und S₁₂ vorgenommen bzw. Materialien aus den Mengen M₁₁ und M₁₂ entnommen werden.

Die Menge M2 wird anschließend in vier zweite Teilmengen M₂₁, M₂₂, M₂₃ und M₂₄ geteilt, die in Gefäßen 109, 110, 111 und 112 mit Lösungen der Substanzen S₂₁, S₂₂, S₂₃ und S₂₄ getränkt werden. Anschließend werden die Teilmengen M₂₁ bis M₂₄ isoliert und die isolierten mit entsprechenden Substanzen getränkten Trä gerkörper einer reaktiven Behandlung, beispielsweise einer Trocknungs- oder Bestrahlungsbehandlung, unterzogen.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 16. Ein Volumen V₁, ein Gefäß 200, in dem eine Substanz S₀ gelöst wurde, wird in zwei Teilvolumina V₁₁ und V₁₂ in zwei Gefäße 201 und 202 überführt. Anschließend wurden Lösungen von zweiten Substanzen S₁₁ und S₁₂ zu den jeweiligen Teilvolumina V₁₁ und V₁₂ zugegeben. Diese Teilvolumina wurden anschließend wieder zu einem neuen Volumen V₂ im Gefäß 203 vereinigt. An schließend erfolgte eine weitere Aufteilung in weitere zweite Teilvolumina V₂₁ bis V₂₄ in den Gefäßen 204 bis 207. Anschließend wurden weitere Substanzen S₂₁ bis S₂₄ zugegeben. Nach Zugabe der Substanzen S₂₁ bis S₂₄ wurden Mittel M zu gegeben. Dies können, wie in Fig. 2 gezeigt, beispielsweise ebenfalls poröse Trä gerkügelchen aus Aluminiumoxid 208, 209, 210 und 211 sein. Diese wurden durch die entstandenen Multikomponentensysteme in den Behältern 204 bis 207 entsprechend mit den jeweiligen entstandenen Mehrkomponentenlösungen ge tränkt. Anschließend wurden diese Trägerkügelchen 208 bis 211 isoliert und einer thermischen Behandlung, von beispielsweise 80°C während 15 h unterzogen und anschließend auf ihre katalytischen Eigenschaften getestet.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 16. Analog zu Fig. 9 wurde in einem Gefäß 300 ein Volumen V₁, in dem eine Substanz S₀ gelöst ist, in einem ersten Schritt in zwei Gefäße 301 und 302 in die Teilvolumina V₁₁ und V₁₂ geteilt. Anschließend werden die Sub stanzen S₁₁ und/oder S₁₂ fest oder in Lösung zu den Teilvolumina V₁₁ und V₁₂ zugegeben. In einem weiteren Schritt werden die Teilvolumina V₁₁ und V₁₂ an schließend zu einem zweiten neuen Volumen V₂ im Gefäß 303 vereinigt. Nach Vereinigung wird das Volumen V₂ in weitere Teilvolumina V₂₁ bis V₂₄ in den Gefäßen 304 bis 307 aufgeteilt. Anschließend wird zu den Teilvolumina V₁₂ bis V₂₄ Substanzen bzw. Lösungen der Substanzen S₂₁ bis S₂₄ zugegeben. Nach er folgter Zugabe wird ein Mittel M in die Lösungen der Gefäße 304 bis 307 zuge geben.

Im Gegensatz zu Fig. 9 ist das Mittel M diesmal ein Fällungs- bzw. ein Konditio nierungsreagens, so daß die in den Behältern 304 bis 307 entstandenen Lösungs gemische in Form von Festkörpern ohne Träger ausfallen. Somit erhält man vier verschiedene Mehrkomponentensysteme 308 bis 311 durch Fällung. Die gefällten Substanzen können daraufhin noch einer physikalisch-chemischen Nachbehand lung unterzogen werden. Anschließend können diese Mehrkomponentensysteme 308 bis 311 entsprechend auf ihre katalytischen Eigenschaften hin untersucht werden.

Im folgenden sei dies anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiele Beispiel 1

In Beispiel 1 wurden folgende wäßrigen Tränklösungen von Substanzen verwen det:

Tabelle 1

Zu 1 g γ-Aluminiumoxid-Kugeln (bezogen von der Firma CONDEA, 0,5 mm Durchmesser) in einer Porzellanschale wurden in einem 1. Schritt (1. Generation) 500 µl Bi-Lösung gleichmäßig über die Fläche verteilt zupipettiert. Nach intensi vem Durchmischen wurde die Menge halbiert und in zwei neue Porzellanschalen überführt; die erste Hälfte an Kugeln wurde mit Kobaltlösung (= 2. Generation Bi-Co) beaufschlagt, die zweite Hälfte mit Kupferlösung (= 2. Generation Bi-Cu). Auf einer neuen Schale wurden beide Mengen der zweiten Generation vereinigt, durchmischt und mit der Magnesiumlösung beschichtet (= 3. Generation Bi-Co- Cu-Mg; in Tabelle 2 nicht gezeigt). Anschließend wurde die durchmischte Trä gerkugelmenge wieder halbiert und auf zwei Schälchen aufgeteilt; die eine Hälfte wurde mit einer Vanadium-Vorläuferlösung versehen (= 4. Generation Bi-Co-Cu- Mg-V), die zweite mit der Eisenlösung (= 4. Generation Bi-Co-Cu-Mg-Fe). Beide Mengen wurden wieder zusammengeführt, intensiv gemischt und im letzten Schritt mit der Goldlösung versehen (= Endgeneration Bi-Co-Cu-Mg-Fe-V-Au).

Zum Schluß erfolgte ein Trocknungsschritt: Die Endgeneration wurde 12 h lang bei 80°C in einem Trockenschrank behandelt. Zur Kontrolle des Erfolgs wurden von jeder Generation einige beschichtete Kugeln entnommen und röntgenfluores zenz-analytisch (µ-EDX) untersucht. Die Ergebnisse wurden in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengefaßt. Alle Angaben in Gewichtsprozent (WT%) beziehen sich auf die entsprechenden stabilen Oxide der Metalle. Die dritte Generation (Bi- Co-Cu-Mg) wurde nicht aufgeführt, da Magnesium als Leichtmetall nicht mit der verwendeten Röntgenfluoreszenz-Analytik nachweisbar ist.

Letztendlich resultiert ein Siebenkomponentensystem auf Aluminiumoxidträgern. An jedem Syntheseschritt wurde, wie in Tabelle 2 dargestellt, eine Anzahl von Kugeln entnommen und bei 80°C für 12 h getrocknet. Aus Tabelle 2 ist ersicht lich, daß sämtliche binären bis heptären Systeme in einfacher Weise erhalten wer den können. Jede Kugel besitzt statistisch gesehen eine andere Zusammensetzung. Durch die Art der Flüssigkeitsauftragung existiert auch nach jedem Synthese schritt eine Menge an unbeschichteten Kugeln, so daß neben den gewünschten heptären Systemen auch sämtliche binären, ternären usw. Komponentensysteme parallelel dazu hergestellt werden. Gezielt können diese Untermengen durch Her ausnehmen einer Kugelmenge an entsprechender Stelle der Herstellungssequenz erzeugt werden.

Die Ergebnisse sind in untenstehender Tabelle 2 gezeigt:

Tabelle 2

Ergebnisse der µ-EDX (Mikrobereichs-Röntgenfluoreszenz-Analyse [Mikro- EDX]) an zufällig ausgewählten Trägerkugeln der Generationen 1, 2, 4 sowie der Endgeneration aus Beispiel 1

Beispiel 2 Beispiel 2

Im ersten Schritt wurde eine Ausgangsmenge von 3,5 g porösem γ-Aluminiumoxid (Kugeldurchmesser 0,5 mm, bezogen von der Fa. Condea) in 7 gleiche Mengen geteilt (je 0,5 g) und auf 7 Schälchen verteilt (split). Die Mengen in den Schälchen wurden mit den Bezeichnungen F', G', H', J', K', L', und M' versehen.

Als Tränklösungen wurden wäßrige Lösungen von Nitraten der folgenden Metalle eingesetzt: Zn, Fe, Ni, Cu, Co, Mg und Ca. Die Konzentration der jeweiligen Lö sungen betrug für alle Lösungen je 2,5 mol/l bezogen auf das jeweilige Metall.

Zu den Mengen F', G', H', J', K', L' und M' wurden je 200 µl einer Metallsalzlö sung zupipettiert:

Tabelle 3

Danach wurden die Mengen F', G', H', J', K', L' und M' bei 80°C für 2 h ge trocknet und vereinigt zu einer Menge 1 (mix). Anschließend wurde die Menge 1 auf 7 gleiche Mengen F", G", H", J", K", L", und M" aufgeteilt (split).

Zu den Mengen Mengen F", G", H", J", K", L" und M" wurden je 20µl einer weiteren Metallsalzlösung zupipettiert:

Tabelle 4

Danach wurden die Mengen F", G", H", J", K", L" und M" bei 80°C für 2 h getrocknet und vereinigt zu einer Menge 2 (mix). Anschließend wurde die Menge 2 auf 7 gleiche Mengen F, G, H, J, K, L, und M aufgeteilt (split).

Zu den Mengen Mengen F, G, H, J, K, L und M wurden je 20µ1 einer noch wei teren Metallsalzlösung zupipettiert:

Tabelle 5

Danach wurden die Mengen F, G, H, J, K, L und M bei 80°C für 2 h getrocknet und anschließend bei 1000°C für 5 h calciniert um Verbindungen vom Spinelltyp auf den Aluminiumoxidkügelchen zu erzeugen.

Von den Mengen F, G, H, J, K, L und M wurden Einzelkügelchen ausgewählt und einer UV-Vis-spektroskopischen Analytik in diffuser Reflexion unterzogen. Die folgenden Abbildungen zeigen die für eine Anzahl von Einzelkugeln aus den je weiligen Mengen erhaltenen Spektren. Dabei werden Verbindungen vom Mischoxid-Typ, beispielsweise Spinelle, Perowskite, Elpasolithe, etc. erhalten, die als Farbpigmente eingesetzt werden können.

Die Ergebnisse der spektroskopischen Analytik sind in Fig. 2 bis 8 gezeigt.

Fig. 2 zeigt die Ergebnisse von UV-VIS-spektroskopischen Messungen an ausge wählten Einzelkügelchen aus der Menge F. Wie aus den Spektren in Fig. 1 er sichtlich ist, weist jede der 13 untersuchten Kugeln eine unterschiedliche Zusam mensetzung der auf ihr erhaltenen Verbindung vom Spinelltyp auf.

Fig. 3 zeigt die UV-VIS-spektrometrischen Untersuchungen von 19 Einzelkügel chen aus der Menge G. Auch hier ist ersichtlich, daß jede Einzelkugel eine unter schiedliche Verbindung vom Spinelltyp darstellt.

Fig. 4 zeigt die UV-VIS-spektroskopischen Untersuchungen an 16 Einzelkügel chen aus der Menge H, die allesamt ebenfalls verschieden sind.

Fig. 5 zeigt die UV-VIS-spektroskopischen Untersuchungen an 19 Einzelkügel chen aus der Menge J, die wie aus den Figuren ersichtlich ist, ebenfalls sämtlich eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen.

Fig. 6 zeigt die UV-VIS-spektroskopischen Untersuchungen an 19 Einzelkügel chen aus der Menge K, die wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ebenfalls sämtlich eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen.

Fig. 7 zeigt weitere UV-VIS-spektroskopischen Analyseergebnisse, durchgeführt an zwanzig ausgewählten Kügelchen aus der Menge L, die wie aus Fig. 7 ersicht lich ist, ebenfalls sämtlich eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen.

Schließlich zeigt Fig. 8 UV-VIS-spektroskopische Analyseergebnisse, durchge führt an zwanzig ausgewählten Kügelchen aus der Menge M, die, wie aus Figur ebenfalls ersichtlich ist, sämtlich eine chemische unterschiedliche Zusammenset zung aufweisen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbi bliothek, umfassend eine Sequenz nachstehender Schritte:

2. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbi bliothek nach Anspruch 1, das zusätzlich folgenden Schritt (1) umfaßt:

1. Teilen einer ersten Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 in m erste Teilmengen M_1m von t_1m Trägerkörpern, wobei m und t1 unabhängig voneinander ganze Zahlen ≧ 2 sind, und t1 ≧ m ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend folgenden Schritt (0):

1. Beaufschlagen der ersten Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 vor Schritt (1) mit mindestens einer nullten Substanz S_0s, wobei s die Be deutung wie in Anspruch 1 hat.

4. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbi bliothek, umfassend eine Sequenz nachstehender Schritte:

A) Aufbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s auf eine erste Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1;
B) Teilen der ersten Menge M₁ von t1 Trägerkörpern T1 in m erste Teil mengen M_1m von t_1m Trägerkörpern T1, wobei m und t1 unabhängig voneinander und ganze Zahlen ≧ 2 sind, und t1 ≧ m ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das die Abfolge folgender Schritte, wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert, umfaßt:
(2)-(3)-(I)-(1);
(3)-(2)-(I)-(1);
(2)-(I)-(3)-(1); oder
(3)-(1)-(I)-(2).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Menge M₁ von t1 Trägerkörpern mindestens zwei verschiedene Trägerkör per T1X umfaßt, wobei X eine ganze Zahl ≧ 2 ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Teilmengen M_1m gleiche oder verschiedene Trägerkörper T2Y, die gleich oder verschieden zu den Trägerkörpen T1 oder T1X sind, vor und/oder nach und/oder während der jeweiligen Schritte (I), (0), (1), (2) oder (3) oder der Gesamtheit der in den Ansprüchen 1 bis 5 definierten Schritte bzw. Abfolge von Schritten zugegeben werden, wobei Y eine ganze Zahl ≧ 1 ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Teilmengen M_1m vor und/oder nach und/oder während der in den Ansprüchen 1 bis 5 definierten Schritten eine frei wählbare Anzahl an Trä gerkörpern T1 und/oder T1X und/oder T2Y Trägerkörpern entnommen und/oder zugegeben werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor und/oder nach und/oder während und/oder an Stelle mindestens eines der Schritte (1) und (0) bis (3) mindestens eine physikalische und/oder chemische und/oder physikalisch-chemische Behandlung an mindestens einem der Trägerkörper T1, T1X und T2Y durchgeführt wird, wobei die jeweilige Behandlung der einzelnen Trägerkörper gleich oder verschieden sein kann.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Se quenz nachstehender Schritte:

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Beaufschlagung der ersten und/oder zweiten Untermenge mittels eines lokalen Sprühsystems oder eines lokalen Sprühsystems mit Maske oder Abblendung zur Abdeckung der restlichen Trägerkörper erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilmen gen gleich groß oder unterschiedlich groß sind.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trägerkörper porös oder nicht-porös sind.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Substanzen nach einer Vorgehensweise, die ausgewählt wird unter: Zudosieren als Lösung, Suspension, Dispersion, Emulsion, Schmelze; chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung (CVD, PVD) und Pulverbeschichtungsverfahren beaufschlagt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Substanzen nach mindestens einem Aufbringschritt mit einander reagieren.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die darin de finierten Sequenzen an Schritten permutiert und/oder mehrmals wiederholt werden.

17. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbi bliothek, umfassend eine Sequenz nachstehender Schritte:

1. Einbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s in alle oder in einen Teil von m Teilvolumina V_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist, und s eine ganze Zahl ≧ 1 ist;
2. Vereinigen von Teilen der oder von vollständigen Teilvolumina V_1m zu mehreren zweiten Volumina V_2n, wobei n eine ganze Zahl und n < m ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, das folgenden zusätzlichen Schritt umfaßt:

1. Teilen eines Volumens V₁ eines fluiden Mediums FM₁ in m erste Teilvolumina V_1m, wobei m eine ganze Zahl ≧ 2 ist,

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, umfassend folgenden Schritt (0):

1. Zusammenbringen des ersten Volumens V₁ vor Schritt (1) mit minde stens einer nullten Substanz S_0s, wobei s die Bedeutung wie in An spruch 17 hat.

20. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Bausteinen einer Materialbi bliothek, umfassend eine Sequenz nachstehender Schritte:

A) Einbringen mindestens einer ersten Substanz S_1s in ein erstes Volumen V₁;
B) Teilen des ersten Volumens V₁ in m erste Teilvolumina V_1m, wobei m eine ganze Zahl 2 ≧ ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, das die Abfolge folgender Schritte, wie in den Ansprüchen 17 bis 20 definiert, umfaßt:
(2)-(3)-(I)-(1):
(3)-(2)-(1)-(1)
(2)-(I)-(3)-(1); oder
(3)-(1)-(I)-(2)

22. Verfahren nach einem der Anspruche 17 bis 21, wobei mindestens einem der Teilvolumina V_1m vor und/oder nach und/oder während der jeweiligen Schritte (I), (0), (1), (2) oder (3) oder der Gesamtheit der in den Ansprüchen 17 bis 20 definierten Schritte bzw. Abfolge von Schritten eine frei wählbare Anzahl an Unterteilvolumina UV_1m entnommen und/oder zugegeben werden und m die Bedeutung wie in Anspruch 17 definiert hat.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei vor und/oder nach und/oder während und/oder an Stelle der Schritte (I) und (0) bis (3) minde stens eine physikalische und/oder chemische und/oder physikalisch- chemische Behandlung an mindestens einem der Teilvolumina V_1m und/oder Unterteilvolumina UV_1m durchgeführt wird, wobei die jeweilige Behandlung der einzelnen Teil- und/oder Unterteilvolumina gleich oder ver schieden sein kann.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, umfassend eine Sequenz nachstehender Schritte:

1. Einbringen der mindestens einen ersten nullten Substanz S_0s und/oder der mindestens einen ersten Substanz S_1s in ein erstes Teilvolumen V_1m und/oder Unterteilvolumen UV_1m;
2. untereinander Vertauschen des jeweiligen, gemäß (1') erhaltenen Teil- und/oder Unterteilvolumens, und
3. Einbringen der mindestens einer zweiten Substanz S_2s, die gleich oder verschieden von den Substanzen S_1s und/oder S_0s ist, in ein zweites Unterteilvolumen der Volumina oder Teilvolumina.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24 dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zu den Teilvolumina V_1m und/oder Unterteilvolumina UV_1m, das den Erhalt zumindest eines Teils der gelösten Substanzen in fester Form ermöglicht, zugegeben wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein Fällungsreagenz ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilvolumina und/oder Unterteilvolumina gleich groß oder unter schiedlich groß sind.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen nach mindestens einem Einbringschritt miteinander reagieren.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die darin definierten Sequenzen an Schritten permutiert und/oder mehrmals wiederholt werden.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die gefällten Substanzen einer reaktiven Behandlung unterzogen wer den.

31. Materialbibliothek, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorherge henden Ansprüche.

32. Verfahren zur Erkennung verschiedener Bausteine einer Materialbibliothek gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baustein mit einer individualisierbaren Kodierung versehen wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung chemisch weitgehend inert ist.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung auf einer Eigenschaft des Trägerkörper beruht.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung mittels Analysentechniken, ausgewählt aus RFA, UV/VIS-Spektroskopie, Detektion energiereicher Strahlung, NMR-, ESR-, Mösbauer-Spektroskopie, SIMS, optischen Methoden (Fluoreszenz-, Phos phoreszenz-Spektroskopie) gelesen werden kann.

36. Verfahren zur Bestimmung von mindestens einer Performanceeigenschaft und/oder Eigenschaftsausprägung von Bausteinen in einer Materialbiblio thek gemäß Anspruch 31, das folgenden Schritt umfaßt:

a) Bestimmung mindestens einer Performanceeigenschaft und/oder Ei genschaftsausprägung mindestens eines Bausteins mittels mindestens einem Sensor.

37. Verfahren nach Anspruch 36, das zusätzlich folgenden Schritt (b) umfaßt:

a) Bestimmen mindestens einer weiteren Performanceeigenschaft und/oder Eigenschaftsausprägung des mindestens einen Bausteins mit mindestens einem weiteren Sensor.

38. Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Be stimmung der weiteren Performanceeigenschaft und/oder Eigenschaftsaus prägung nur für eine ausgewählte Gruppe von Bausteinen durchgeführt wird.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Bausteine für die weitere Messung zur Bestimmung der weiteren Perfor manceeigenschaft und/oder Eigenschaftsausprägung vom Ergebnis der Be stimmung der ersten Performanceeigenschaft und/oder Eigenschaftsausprä gung abhängt.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Bausteine für die weitere Messung automatisch durch eine Datenverarbeitungsanlage erfolgt.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schritt (b) wenigstens ein Edukt an mindestens zwei voneinander getrennten Bausteinen der Materialbibliothek zur Durchführung einer che mischen und/oder physikalischen Reaktion in Gegenwart mindestens eines Bausteins eingeleitet wird und nach Durch- bzw. Umströmen des Bausteins ein Abstrom erhalten wird.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor auf einer Bestimmungsmethode beruht, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Infrarot-Thermographie, Infrarot- Thermographie in Kombination mit Massenspektrometrie, Massenspektro metrie, GC, LC, HPLC, Micro-GC, dispersive FTIR-Spektroskopie, Raman- Spektroskopie, MR-, UV-, UV/VIS-, NMR-, ESR-, Mikrowellenspektro skopie, GC/MS-, Infrarot-Thermographie/Raman-Spektroskopie, Infrarot- Thermographie/dispersive FTIR-Spektroskopie, Farbdetektion mit chemi schem Indikator/MS, Farbdetektion mit chemischem Indikator/GCMS, Farbdetektion mit chemischem Indikator/dispersive FTIR-Spektroskopie, photoakustische Analyse sowie tomographische NMR- und ESR-Methoden, elektrochemische oder chemische Sensoren.

43. Computerprogramm mit Programmcodemitteln zur Durchführung der Ver fahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

44. Datenträger mit Computerprogramm nach Anspruch 43.