Morphological Control and Switchable Interaction between Miktoarm Terpolymers

• Applicant: Professor Dr. Felix Plamper
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2011 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 195610889

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projekts wurde erfolgreich die Nutzbarmachung von mizellaren Nichtgleichgewichtszuständen für getriggerte Eigenschaftsänderungen gezeigt. So können niedrigviskose kolloidale Dispersionen mehrere Monate bis Jahre bei Raumtemperatur gelagert werden, ohne dass sich die Dispersion merklich ändert. Jedoch führt ein Trigger (wie kurzzeitige Abkühlung oder eine vorübergehende Anwendung von hydrostatischen Druck) zur Umwandlung der Flüssigkeit in ein Gel, ohne dass sich die äußeren Bedingungen vor und nach dem Triggern unterscheiden. In einem anderen Fall dient Salzzugabe als Trigger, die zu einer Umwandlung von eingefrorenen Nichtgleichgewichtsmizellen zu dynamischen Mizellen nahe des Gleichgewichts führt. Dieser Ansatz erlaubt auch die vorteilhafte Wiederherstellung der Nichtgleichgewichtsstrukturen. Es wurden damit erfolgreich zwei verschiedene Ansätze zur Generierung und zur Umwandlung von Nichtgleichgewichtsmizellen verfolgt, wobei ein Ansatz sich den vorteilhaften Eigenschaften von sogenannten Interpolyelektrolytkomplexen mit Miktoarm Sternpolymeren bedient (ein quartäres Polymersystem). Im anderen Fall wird die (Nichtgleichgewichts-)Mizellmorphologie schon während der Polymersynthese etabliert. Unerwartet generierte dieses Projekt auch erste Einblicke in die interne schwache Komplexbildung innerhalb von Blockcopolymeren und Sternpolymeren und die Auswirkungen auf die Aggregation. Die Komplexbildung verringert dabei die Aggregationszahl. Vermutlich werden diese Arbeiten in Zukunft in die Generierung von Multikompartmentmizellen aus einfachen Blockcopolymeren münden, die zusammen mit den oben beschriebenen Nichtgleichgewichtsmizellen einen neuen Teilbereich der Soft-Matter Wissenschaften konstituieren werden.

Publications

• Spontaneous Assembly of Miktoarm Stars into Vesicular Interpolyelectrolyte Complexes, Macromolecular Rapid Communications 2013, 34, 855-860
  Plamper, Felix A.; Gelissen, Arjan P.; Timper, Jan; Wolf, Andrea; Zezin, Alexander B.; Richtering, Walter; Tenhu, Heikki; Simon, Ulrich; Mayer, Joachim; Borisov, Oleg V. & Pergushov, Dmitry V.
  
• Complexation in Weakly Attractive Copolymers with Varying Composition and Topology: Linking Fluorescence Experiments and Molecular Monte Carlo Simulations, Macromolecules 2016, 49 (22), 8748-8757
  Hebbeker, Pascal; Steinschulte, Alexander A.; Schneider, Sabine; Okuda, Jun; Möller, Martin; Plamper, Felix A. & Schneider, Stefanie
  
• Hierarchical Assembly of Star Polymer Polymersomes into Responsive Multicompartmental Microcapsules, Chemistry of Materials 2016, 28 (3), 975–985
  Xu, Weinan; Steinschulte, Alexander A.; Plamper, Felix A.; Korolovych, Volodymyr F. & Tsukruk, Vladimir V.
  
• Temperature-Induced Structure Switch in Thermo-Responsive Micellar Interpolyelectrolyte Complexes: Toward Core-Shell-Corona and Worm-Like Morphologies, Soft Matter 2016, 12 (23), 5127-5137
  Dähling, Claudia; Lotze, Gudrun; Drechsler, Markus; Mori, Hideharu; Pergushov, Dmitry V. & Plamper, Felix A.
  
• Balancing Segregation and Complexation in Amphiphilic Copolymers by Architecture and Confinement, Langmuir 2017, 33 (17), 4091–4106
  Hebbeker, Pascal; Steinschulte, Alexander A.; Schneider, Stefanie & Plamper, Felix A.
  
• Facile Screening of Various Micellar Morphologies by Blending Miktoarm Stars and Diblock Copolymers, ACS Macro Letters 2017, 6 (7), 711-715
  Steinschulte, Alexander A.; Gelissen, Arjan P.H.; Jung, Andre; Brugnoni, Monia; Caumanns, Tobias; Lotze, Gudrun; Mayer, Joachim; Pergushov, Dmitry V. & Plamper, Felix A.
  
• Stimulated Transitions of Directed Nonequilibrium Self-Assemblies. Advanced Materials 2017, 1703495
  Steinschulte, Alexander A.; Scotti, Andrea; Rahimi, Khosrow; Nevskyi, Oleksii; Oppermann, Alex; Schneider, Sabine; Bochenek, Steffen; Schulte, Marie F.; Geisel, Karen; Jansen, Felicitas; Jung, Andre; Mallmann, Sabrina; Winter, Roland; Richtering, Walter; Wöll, Dominik; Schweins, Ralf; Warren, Nicholas J. & Plamper, Felix A.
  
• Thermo-Responsive Segments Retard the Formation of Equilibrium Micellar Interpolyelectrolyte Complexes by Detouring to Various Intermediate Structures, The Journal of Physical Chemistry B 2017, 121 (27), 6739–6748
  Dähling, Claudia; Lotze, Gudrun; Mori, Hideharu; Pergushov, Dmitry V. & Plamper, Felix A.
  
• Self-Templated Generation of Triggerable and Restorable Nonequilibrium Micelles. ACS Macro Letters 2018, 7 (3), 341-346
  Dähling, Claudia; Houston, Judith E.; Radulescu, Aurel; Drechsler, Markus; Brugnoni, Monia; Mori, Hideharu; Pergushov, Dmitry V. & Plamper, Felix A.
  
• Spacer Chains Prevent the Intramolecular Complexation in Miktoarm Star Polymers. The Journal of Physical Chemistry B 2018, 122
  Hebbeker, Pascal; Langen, Tabea G.; Plamper, Felix A. & Schneider, Stefanie