Oberflächen pyroelektrischer Materialien weisen bei geringer thermischer Anregung eine antimikrobielle Wirkung auf. Damit lässt sich eine neuartige Desinfektionsmethode für wässrige Medien und Luft realisieren, welche auf der zellschädigenden Wirkung von an der pyroelektrischen Oberfläche katalytisch gebildeten reaktiven Sauerstoffspezies beruht [1].
Pyroelektrische Materialien wie Lithiumniobat und Lithiumtantalat verfügen aufgrund ihrer polaren Kristallstruktur über Polarisationsladungen an der Oberfläche, die zunächst durch Abschirmladungen aus dem umgebenden Medium neutralisiert sind [2]. Ein elektrisches Potenzial entsteht, wenn es infolge von Temperaturänderungen zu einem Ungleichgewicht zwischen Polarisations- und Abschirmladungen kommt (Pyroelektrischer Effekt). Durch dieses elektrische Potenzial werden Reduktions- und Oxidationsreaktionen via Ladungstransfer zu adsorbierten molekularen Spezies angetrieben.
Bei Verwendung pyroelektrischer Mikro- und Nanopulver wurden für die Modellorganismen Escherichia coli und Legionella pneumophila bereits vielversprechende Desinfektionsergebnisse erreicht. Aktuelle Entwicklungsarbeiten zielen auf eine Immobilisierung dieser Materialien zur Erzeugung antimikrobiell wirksamer Funktionsschichten.


[1] E. Gutmann, A. Benke et al.; Pyroelectrocatalytic Disinfection Using the Pyroelectric Effect of Nano- and Microcrystalline LiNbO3 and LiTaO3 Particles, eingereicht bei J. Phys. Chem. C (2011)

[2] Y. Yun, L. Kampschulte et al.; Effect of Ferroelectric Poling on the Adsorption of 2-Propanol on LiNbO3 (0001), J. Phys. Chem. C 111 (2007) 13951