Simulation schwacher Polyelektrolyte: Wechselspiel von Säure-Basen-Gleichgewichten, Ionenkorrelationen und Polymertopologie

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Holm, seit 3/2015
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249041160

In diesem Projekt sollen schwache Polyelektrolyte untersucht werden, also Polymere, die in wässriger Lösung schwache Säuren oder Basen sind, wie zum Beispiel Polyacrylsäure. Solche Polymere haben wichtige Anwendungen etwa als Superabsorber in Windeln, doch ist nur wenig darüber bekannt, wie Topologie, Salze und Säure-Basen-Gleichgewicht die Struktur dieser Polymere beeinflussen. Wir wollen eine effiziente Simulationsmethode für Säure-Basen-Gleichgewichte von Polyelektrolyten mit expliziten Ionen entwicklen, um schwache Polyelektrolyte zu untersuchen. Als Topologien betrachten wir Polymersterne wie auch Netzwerke, und neben den Ladungen, die durch die Dissoziation entstehen, nehmen wir auch explizite mono- und multivalente Ionen in Betracht. Dadurch können wir theoretische Modelle für die Struktur von schwachen Polyelektrolyten unter realistischen Bedingungen entwickeln, und damit zum Verständnis ihrer einzigartigen Eigenschaften beitragen.In diesem Projekt arbeiten Wissenschaftler mit unterschiedlichen Expertisen aus Chemie, Physik und der Simulationstechnologie zusammen, deren gemeinsames Interesse die Simulation von Polyelektrolyten ist. Die entwickelte Simulationsmethode wird zur Open Source-Simulationssoftware ESPResSo hinzugefügt und steht damit in Zukunft allen Forschern frei zur Verfügung.Dieses Projekt ist als Kollaboration zwischen der Universität Stuttgart und der Karlsuniversität zu Prag geplant. Ein entsprechender Antrag für die Förderung der tschechischen Partnerseite ist bereits bei der tschechischen Förderagentur GACR gestellt worden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Peter Kosovan; Dr. Filip Uhlik
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Axel Arnold, bis 2/2015