Solvatationsdynamik in unterkühlten Wassermischungen unter harter und weicher geometrischer Einschränkung

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Blochowicz
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 179546604

Im vorliegenden Teilprojekt sollen Phasenverhalten und die langsame Dynamik in unterkühlten Wassermischungen in eingeschränkter Geometrie unterschiedlicher Härte und Hydroaffinität untersucht werden. Die zentrale experimentelle Methode ist dabei die Triplett-Solvatationsdynamik (TSD), die in wässrigen Systemen als lokale dielektrische Spektroskopie aufgefasst werden kann und auf einer Längenskala von Nanometern Auskunft über die Reorientierung der permanenten Dipolmomente gibt. Neben harten Porensystemen sollen wäßrige Mischungen auch im Inneren von Mikroemulsionströpfchen (soft confinement) auch in Anwesenheit von Proteinen (intrinsisches Confinement) untersucht werden. Dabei soll besonders der lokale Charakter der TSD ausgenutzt werden, der es unter gewissen Voraussetzungen erlaubt, die Dynamik nahe der inneren Grenzfläche von der mittleren Dynamik im Confinement zu unterscheiden. Außerdem gestattet der lokale Charakter der TSD es, die Dynamik im Inneren von Mikroemulsionströpfchen unabhängig vom Bewegungszustand des Tröpfchens als Ganzem zu erfassen, was sonst mit kaum eineranderen Methode möglich ist. Im Rahmen der ersten Förderperiode wurden quantenoptische Techniken entwickelt und angewandt, um das für die TSD zugängliche Zeitfenster zu erweitern. So bietet sich nun die Möglichkeit, die TSD mit erweitertem Zeitfenster einzusetzen und Oberflächen-, Dichte- und Finite-Size-Effekte voneinander zu trennen und sich systematisch dem Verständnismolekluarer Dynamik in immer komplexeren bis hin zu biologisch und technologisch relevanten Confinementsituationen anzunähern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1583: Wasserstoffbrückenbildende Flüssigkeiten bei Anwesenheit innerer Grenzflächen unterschiedlicher Hydroaffinität
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Walther