High performance capillary electrophoresis using Van de Graaff generator

Abstract

Capillary electrophoresis (CE) is one of the most powerful separation technique in the field of analytical chemistry and biology. Applying high voltage to CE system is the most important factor to increase separation efficiencies and resolutions. In this thesis, I describe about the theoretical explanation of CE to understand the electrical and chemical properties for achieving high performance CE system, on-chip capillary electrophoresis with star shape geometry which can be used for precise sample injection method by connecting with high voltage CE. The usage of Van de Graaff generator (VDG) for CE which was used successfully higher applied voltage without joule heating problem also, natural component was separated and ultra-high separation efficiency was obtained with our high performance CE system. Moreover, in this thesis, many trials and errors were shown and described which was happened during set up the instrumentation for CE with VDG and experiment. For the further work by the result on this thesis, combination between high voltage CE system and on-chip injection method will be performed and additional system optimizing process for ultra-high performance CE system will be planed and achieved in near future.

Kapillar-Elektrophorese (capillary electrophoresis; CE) ist eine der effektivsten Trenntechniken im Feld der analytischen Chemie und Biologie. Die Anwendung von Hochspannung für CE ist der wichtigste Faktor zur Steigerung der Auflösung und Trenn-Effizienz. In dieser Arbeit werden die theoretischen Hintergründe erläutert um die elektrischen und chemischen Eigenschaften zu verstehen und um eine Hochleistungs-CE, namentlich eine „on-chip“ Kapillar-Elektrophorese in Sternenform, welche in Verbindung mit Hochspannungs-CE zur einer präziseren Probenaufgabe führt. Ein Van de Graff Generators (VDG) wurde erfolgreich für unsere Hochleistungs-CE verwendet um Naturstoffe mit extrem hoher Effizienz voneinander zu trennen ohne dass hohe Temperaturen auftraten, entsprechend des Stromwärmegesetzes. Des Weiteren werden in dieser Arbeit nach der Versuch-und-Irrtum Methode der Aufbau der Instrumentalisierung, sowie der Experimentalvorgang mit der Kombination der CE und des VDG gezeigt. Weiterführende Arbeiten, basierend auf den hier gezeigten Ergebnissen, erlauben die Kombination von Hochspannungs-CE mit den „on-chip“ Probenaufgabe sowie eine Systemoptimierung welche in naher Zukunft zu einer „Ultra-Hochleistungs“-CE führen wird.