Investigation of counterion effects on the stability of ionic membranes studied by computer simulations
Final Report Abstract
Die fachliche Zielsetzung des Forschungsprojektes war die Untersuchung der Membranstabilität ionischer Tenside in Abhängigkeit von verschiedenen Gegenionentypen und die Erforschung wesentlicher physikalischer Mechanismen der spezifischen Ionen-Membran Wechselwirkung mittels Computersimulationen. Ein weiteres Unterprojekt waren die Fluiditätseigenschaften in der Umgebung der Membrane. Wichtige Erkenntnisse zu spezifischen Gegenionenwechselwirkung konnten im Förderungszeitraum gewonnen werden. Aufgrund von Schwierigkeiten in der Modellierung grösserer Membranstrukturen (im Bereich ∼ 100nm), die zum Antragszeitpunkt nicht absehbar waren, konnte die Zielsetzung bislang noch nicht abgeschlossen werden. Durch die Entwicklung einer neuartigen Methodik zur Simulation von Aggregationsprozessen amphiphiler Moleküle in impliziten-Lösungsmittelmodel, ist es jedoch gelungen, dem Ziel des Forschungsprojektes entscheidende Schritte näher zu kommen; Arbeiten dazu werden zur Zeit noch an der Princeton University in Kollaboration mit dem Antragsteller weiterhin verfolgt. Besonders zu beachten ist ausserdem der generische Charakter des neuen Modellierungskonzepts, welches das Studieren von amphiphilen Systemen in Längenskalenbereich von über 100nm unter Beibehaltung molekularer Parametervorgaben erlaubt, was zuvor nicht erreichbar gewesen ist. Damit ist es möglich Selbstorganisationsphänomene amphiphiler Moleküle zu untersuchen, die weit uber die Ursprungsziele des Forschungsprojektes hinausgehen. Die Kollaboration mit der Forschergruppe um Professor Pangiotopoulos in Princeton besteht trotz des Wechsels des Antragstellers an die University of Pennsylvania. Die wissenschaftliche Zusammenarbeit wird voraussichtlich noch längerfristig andauern aufgrund des weitreichenden Anwendungspotentials der genannten Simulationsmethodik, die vom Antragsteller entscheidend mitentwickelt worden ist. Es ist zu erwarten dass die Kombination von Simulationen mit Experimenten zu Selbstorganisationsphänomenen einen grossen Beitrag zu wichtigen Erkenntnissen auf diesem Gebiet leisten werden, die wichtig sind für Anwendungen insbesondere aus den Material- und Nanowissenschaften, sowie für Forschungsschwerpunkte der Biowissenschaften.
Publications
- Effective potentials for 1 : 1 electrolyte solutions incorporating dielectric saturation and repulsive hydration, The Journal of Chemical Physics, 126, 044509 (2007)
P. J. Lenart, A. Jusufi, A. Z. Panagiotopoulos
- Synthesis and Characterization of star-shaped Poly(N,N-dimethylaminöthyl methacrylate) and its corresponding quaternized ammonium salts, Macromolecules, 40, 5689 (2007)
F. Plamper, A. Schmalz, E. Penott-Chang, M. Drechsler, A. Jusufi, M. Ballauff, A. H. E. Müller
- Conformation of spherical polyelectrolyte brush in presence of oppositely charged linear polyelectrolytes, Macromolecules, 41, 5477 (2008)
R. Ni, D. Cao, W. Wang, A. Jusufi
- Implicit-solvent model for micellization of ionic surfactants, Journal of Physical Chemistry B, 112, 13783 (2008)
A. Jusufi, A.-P. Hynninen, A. Z. Panagiotopoulos
- Microsurface potential measurements: Weak repulsive forces between colloidal particles, Langmuir, Letters, 24, 10612 (2008)
C. Schneider, A. Jusufi, R. Farina, P. Pincus, M. V. Tirrell, M. Ballauff
- Spherical polyelectrolyte brushes in presence of multivalent counterions: the effect of fluctuations and correlations as determined by Molecular Dynamics simulations, Physical Review E, 77, 031805 (2008)
Y. Mei, M. Hoffmann, M. Ballauff, A. Jusufi
