In einem Vorprojekt wurde eine Methode und ein Gerät zur schnellen und effizienten Gaschromatographie entwickelt, In diesem Gerät wird in kontraintuitiver Weise ein negativer thermischer Gradient entlang der Trennsäule genutzt, um die Analyten während der Trennung in sehr schmalen Zonen zu fokussieren. Dieser Gradient wird unter Verwendung einer segmentweise beheizbaren Säulenheizung entlang der Trennsäule bewegt. Hierdurch entsteht eine Temperaturwelle (daher „Wavemaker“), die die Analyten in Richtung Detektor trägt. Während bereits im Vorprojekt gezeigt werden konnte, dass mit diesem System extrem schnelle und dabei sehr effiziente Trennungen erzielt werden können, fehlt hierfür noch eine umfassende theoretische Beschreibung und Erklärung, die aber für eine zielgerichtete Optimierung des Systems und damit auch für den kommerziellen Erfolg dieser Einheit wesentlich sind. Insbesondere soll geklärt werden, ob auch für diese spezielle Form der Chromatographie Trenngeschwindigkeit, Trenneffizienz und Kapazität der Säule so miteinander zusammenhängen, dass sie nicht gleichzeitig optimiert werden können.
Um die chromatographische Trennung gerade unter nicht-idealen Trennbedingungen modellieren zu können, sind die gebräuchlichen deterministischen Modelle nicht geeignet. Daher soll im ersten Teil des Projektes ein numerisches Simulationsmodell entwickelt werden, welches Aspekte der Strömungsmechanik, des Wärmeübergangs und der Interaktion der Analyten mit der stationären Phase berücksichtigt. Aus der Gegenüberstellung von modellierten und experimentellen Daten soll abgeleitet werden, ob bzw. wo Optimierungsmöglichkeiten für den Wavemaker bestehen und entsprechende Verbesserungen am Design vorgenommen werden. Mit diesen soll das Gerät attraktiv werden, um Nutzern von konventioneller GC durch Verwendung dieses Moduls eine wesentlich schnellere (Faktor 10x) und effizientere Trennung zu ermöglichen.
Im zweiten Teil dieses Projektes soll das Potential dieses Gerätes für den Einsatz in der komprehensiven zweidimensionalen Gaschromatographie (GCxGC) untersucht werden. Die Möglichkeit, extrem schnelle Temperaturgradienten zu erzeugen, erweitert auch den Einsatzbereich der GCxGC, bei der sonst die Flüchtigkeit der Analyten die Trenneffizienz in der zweiten Dimension und damit die Peakkapazität des gesamten Systems limitiert. Durch Einsatz des Wavemakers für eine temperaturprogrammierte Trennung in der zweiten Dimension wird die komprehensive zweidimensionale Gaschromatographie auch für schwierige Proben einsetzbar, für die sie bisher nicht befriedigend anwendbar war. Ziel dieses zweiten Teils des Projektes ist es daher, eine Anpassung des Wavemakers vorzunehmen, so dass er in ein GCxGC-System eingebaut werden kann und die hierfür erforderlichen Betriebsparameter zu optimieren.
Damit leistet der Wavemaker einen wesentlichen Beitrag dazu, sowohl ein- wie auch komprehensive zweidimensionale Gaschromatographie schneller, effizienter und umweltfreundlicher zu machen.
