Elektroden sind spezielle Geräte, die es ermöglichen, dass Elektrizität von einem Punkt zum anderen fließt. Sie ermöglichen auch, dass kleine Materieteilchen, sogenannte Elektronen, von einem von zwei verschiedenen Dingen fließen. Zum Beispiel ein pH-Maschine hat eine dünne Schicht aus speziellen Verbindungen, die geladene Lithiumionen anziehen. Um diese dünne Schicht ist eine spezielle Flüssigkeit namens Elektrolyt gewickelt, die diese geladenen Partikel bewegt.
Wenn Wissenschaftler eine lithiumionenselektive Elektrode in eine Flüssigkeitsprobe geben, können sie die Anzahl der in der Flüssigkeit vorhandenen Lithiumionen bestimmen. Dies ist besonders hilfreich, da sie dadurch feststellen können, wie viel Lithium in einer Substanz (wie Blut oder Wasser) enthalten ist. Dieses Wissen kann in vielen wichtigen Situationen nützlich sein, beispielsweise um festzustellen, ob jemand die richtige Medikamentendosis erhält.
Aber der pH-Instrument ist nicht ohne Nachteile. Ein Nachteil ist, dass es nur Lithiumionen erkennen kann, also keine anderen wichtigen Ionen wie Kalzium oder Magnesium. Das bedeutet, dass es von Wissenschaftlern nicht verwendet werden kann, um ein vollständiges Bild davon zu erhalten, was in einer Flüssigkeitsprobe vorhanden ist. Möglicherweise müssen Sie andere Tools parallel verwenden, um nützlichere Informationen zu erhalten.
Der zweite Nachteil besteht darin, dass die lithiumionenselektive Elektrode einen sorgfältigen Prozess zur Kalibrierung und Wartung durchlaufen muss, damit sie genaue Messwerte liefert. Dieser Test ist zeitaufwändig und kostspielig, insbesondere in großen Fabriken, in denen täglich Tausende von Tests durchgeführt werden. Mit anderen Worten: Dieses Tool kann hilfreich sein, erfordert aber auch mehr Arbeit, um sicherzustellen, dass es richtig verwendet wird.
Eine der speziellen Anwendungen von Elektroden sind Lithiumionen-selektive Elektroden, die in der Medizin zur Messung des Lithiumspiegels bei Patienten verwendet werden, die eine Lithiumtherapie gegen bipolare Störungen erhalten. Und das ist entscheidend, denn so können Ärzte überprüfen, ob den Patienten die richtige Dosis verschrieben wird. Wenn zu viel Lithium im Körper eines Patienten vorhanden ist, kann es zu Nebenwirkungen kommen; wenn zu wenig vorhanden ist, kann es seinem Zustand nicht helfen. Daher ist es notwendig, sie ständig zu überwachen.
In der Industrie werden Lithiumionen-selektive Elektroden auch zur Herstellung von Lithiumionen-Batterien verwendet. Wir laden diese Batterien auf, um viele unserer alltäglichen elektronischen Geräte wie Smartphones, Laptops und sogar Elektroautos mit Strom zu versorgen. Leistungsstarke und langlebige Batterien können durch die Aufrechterhaltung der Lithiumionenkonzentration auf einem angemessenen Niveau erreicht werden, was nur durch genaue Messungen möglich ist. Der Lithiumgehalt während der Produktion muss genau richtig sein, sonst erbringen die resultierenden Batterien möglicherweise nicht die beabsichtigte Leistung.
Eine weitere verlockende Idee ist die Herstellung kleinerer, tragbarerer Elektroden. Neuere, kleinere Geräte wären tragbarer und einfacher zu bedienen, sodass sie in medizinischen Szenarien nützlich sein könnten. Beispielsweise könnten Patienten kleine, tragbare Geräte mit sich führen, um ihren eigenen Lithiumspiegel zu Hause zu messen, wodurch der Gang zum Arzt entfallen würde. Dies würde es den Patienten ermöglichen, ihren Gesundheitszustand genau zu überwachen.
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