Beobachtung von Diffusionsprozessen in nanoporösen Blockcopolymer-Membranen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Köhler; Professor Dr. Felix H. Schacher
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253503811

Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Untersuchung von Transportprozessen in schaltbaren Diblockcopolymer-Membranen mit nanoskaligen Porengrößen in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Die Membranen werden durch Nicht-Lösungsmittel induzierte Phasenseparation (NIPS) aus geeigneten, zuvor durch lebende/kontrollierte Polymerisationsmethoden hergestellten amphiphilen Blockcopolymeren hergestellt. Der hydrophobe Block (Polystyrol) bildet hierbei die Matrix und das hydrophile Segment bedeckt die Porenwände der Strukturen. Als hydrophiler Block wird hierbei ein schaltbares Material eingesetzt, dessen Löslichkeit in wässriger Umgebung durch äußere Einflüsse reversibel verändert werden kann. Als Stimuli für den Schaltvorgang sollen dabei Änderungen des pH-Wertes (z.B. Poly(2-dimethylaminoethylmethacrylat), PDMAEMA), der Temperatur (Copolymere aus PDMAEMA und Poly(methylmethacrylat), PMMA) sowie die Bestrahlung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge genutzt werden (Copolymere aus Poly(N-isopropylmethacrylamid), PNiPAAm, und einem Spiropyranmethacrylat (SPMA)). Die Transportprozesse werden dabei mittels räumlichem single particle optical tracking (3D-SPOT) an Fluoreszenz-markierten Partikeln geeigneter Größe (d < 50 nm) untersucht. Die so erhaltenen Diffusionswege werden dann auch mit rekonstruierten 3D-Modellen in geeignete Harze eingebetteter Membranproben durch Transmissionselektronentomographie (TEMT) an semi-dünnen Schnitten (200-300 nm Dicke) abgeglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen