Struktur und molekulare Dynamik von ultra-dünnen Filmen molekular mischbarer Polymere

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Schönhals
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 124846229

Das Vorhaben zielt auf einen grundlegenden Erkenntnisgewinn zum Verständnis der Struktur/Eigenschafts-Beziehungen von ultra-dünnen Schichten aus molekular mischbaren Polymeren. Der Ansatz, Blends aus mischbaren Polymeren zu betrachten ist neuartig, Literaturergebnisse hierzu liegen kaum vor. Besonders das Glasübergangsverhalten von ultra-dünnen Filmen aus Homopolymeren wird zurzeit in der Literatur äußert kontrovers diskutiert. Es wird sowohl von der Wechselwirkung der Polymeren mit dem Substrat (Wechselwirkungseffekt) als auch durch die Dicke des polymeren Films (Confinementeffekt) wesentlich und teilweise gegenläufig beeinflusst. Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projektes eine konsequente Kopplung von oberflächenanalytischen Untersuchungen (AFM, XPS, Kontaktwinkelmessungen) mit volumensensitiven Verfahren (Dielektrische Spektroskopie, Ellipsometrie, AC-Kalorimetrie, FTIR unter streifendem Einfall) vorgeschlagen, um Wechselwirkungs- und Confinementeffekte voneinander zu trennen. Durch die Kombination einer Reihe von volumensensitiven Methoden werden darüber hinaus verschiedene molekulare Sonden benutzt, um den Glasübergang in ultra-dünnen Schichten zu detektieren. Durch Vergleich sind grundsätzlich neue Aussagen zum Mechanismus des Glasübergangs in ultra-dünnen Schichten möglich. Der Vergleich der verschiedenen Methoden wird für Proben durchgeführt, die auf identische Art und Weise präpariert wurden. Der Einfluss der Präparationsbedingungen auf den Glasübergang wird diskutiert. Als neuartiger Ansatz für Modellsysteme sollen Blends aus molekular mischbaren Polymeren auf verschiedenen Substratmaterialien betrachtet werden. Dadurch ist es möglich, die Wechselwirkung von polymerer Schicht und Substrat in einem breiten Rahmen zu variieren. Praktische Bedeutung haben die Resultate unter anderem für die Anwendung von ultra-dünnen Schichten z.B. als Beschichtungen, Klebeverbindungen oder für „Hightech“-Applikationen, z.B. in der Elektronik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen