Eigenschaften von gepfropften Polymeren unter veränderlichen Lösungsmittelbedingungen und ihre Wechselwirkung mit Nanoteilchen

• Antragsteller: Professor Dr. Jens-Uwe Sommer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 204294490

Die Eigenschaften gepfropfter Polymere (Polymerbürsten) und ihre Wechselwirkung mit Nanoteilchen werden unter dem Einfluss stark veränderlicher Lösungsmittelqualität untersucht. Wir verwenden das Bindungs- Fluktuations-Modell unter expliziter Berücksichtigung des Lösungsmittels. Dies erlaubt eine hohe Mobilität der Polymerphase auch unter extrem schlechten Lösungsmittelbedingungen. Eine hohe Effizienz des Codes wird durch Implementierung auf Grafikprozessoren erreicht. Zunächst werden die Eigenschaften gepfropfter Polymere ohne Nanoteilchen über einen großen Bereich der Lösungsmittelqualität untersucht. Von besonderem Interesse sind hierbei laterale Strukturbildungsmechanismen bei geringer Lösungsmittelqualität. Mit der von uns verwendeten Methode sind Systemgrößen erreichbar, die eine genauere Quantifizierung dieser Strukturbildungsmechanismen gestatten und damit eine Prüfung existierender theoretischer Modelle. Von Interesse sind hierbei sowohl kleine Pfropfdichten unterhalb der Überlappungsdichte (Mizellenbildung) als auch größere Pfropfdichten weit oberhalb der Überlappungsdichte. Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes ist die Untersuchung der Adsorption und Aufnahme von Nanoteilchen in Polymerbürsten unter veränderlichen Lösungsmittelbedingungen. Hier werden insbesondere mögliche Änderungen der Lokalisierung von sphärischen Nanoteilchen bei Verminderung der Lösungsmittelqualität untersucht, sowie die Auswirkung lateraler Strukturbildungsprozesse auf die Organisation der Nanoteilchen an der Bürstenoberfläche. Weiterhin sollen Nanoteilchen verschiedener Form (prolat, oblat) simuliert und die Selektivität der Polymerbürsten in Bezug auf die Form der Nanoteilchen untersucht werden. Auf der Grundlage der Simulationsergebnisse werden Zustands/ Phasendiagramme, sowie theoretische Modelle (Mean-Field, Scaling) zur Vorhersage der Eigenschaften von Polymerbürsten-Nanoteilchen-Systemen unter stark veränderlichen Lösungsmittelbedingungen entwickelt. Die Ergebnisse unserer Arbeiten können in der Oberflächentechnologie sowie bei der Entwicklung biologischaktiver Substrate Anwendung finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen