2D polarisationsaufgelöste optische Spektroskopie an Makromolekülen (konjugierte Polymere und Proteine) in verschiedenen Umgebungen zur Untersuchung der Konformation, Aggregation und des Energieübertrags mit der Prämisse zur Verbesserung organischer Solarzellen beizutragen.

• Antragstellerin: Dr. Daniela Täuber
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256530768

In diesem Projekt sollen Konformation und Aggregation von Makromolekülen mithilfe von kürzlich entwickelten 2D-polarisationsaufgelösten Bildgebungsverfahren (2D POLIM) untersucht werden. Das vertiefte Verständnis der Organisationsstruktur dieser Moleküle und des von der umgebenden Matrix ausgeübten Einflusses auf dieselbe zielen auf eine Verbesserung der Anwendung im Bereich der organischen Elektronik. Zu diesem Zweck sollen zum einen konjugierte Polymere untersucht werden, die aufgrund ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften in der organischen Elektronik eingesetzt werden. Von der Anwendung von 2D POLIM auf hochverdünnte Lösungen konjugierter Polymere in Flüssigkristallen (LC) erwarten wir neue Erkenntnisse sowohl über die Topologie der Polymerketten und ihrer Aggregation als auch über das Ausmaß des Energietransfers in diesen Objekten. Flüssigkristalle bieten im Gegensatz zu amorphen Polymeren eine bekannte Ordnungsstruktur, die mithilfe von Temperaturvariation und elektrischen Feldern kontrolliert werden kann. Noch immer fehlen zuverlässige Angaben über die Konformationen der Polymerketten, den Grad der Aggregation und die Energieübertragungseffizienz. Solche Erkenntnisse sind insbesondere für die organische Elektronik von hoher Relevanz, denn die Morphologie der Polymerketten scheint ein Schlüssel für die Performanz elektronischer Anwendungen zu sein.Des weiteren erwarten wir von der Untersuchung von Biopolymeren in Zellen und in vitro neue Erkenntnisse über ihre komplexen Organisationspfade und deren Zusammenhang mit ihrer Funktionalität. Funktionale Strukturen spielen insbesondere in der Zellbiologie eine große Rolle. Vom Studium biologischer Materialien erwarten wir daher weitere Hinweise für die Verbesserung organischer Solarzellen. Erste Untersuchungen erwiesen die Überlegenheit von 2D POLIM bei der Auflösung von Strukturen in biomedizinischen Proben gegenüber herkömmlichen Techniken der Fluoreszenzspektroskopie. In Zusammenarbeit mit dem Wallenberg Neuroscience Center, Bio-Medical Center der Universität Lund sollen Aggregationsstufen von Proteinen erforscht werden. Die strukturaufgelöste Abbildung von Energietransfer und Orientierung der Proteine und Proteinaggregate stellt im Vergleich zu den Möglichkeiten anderer Fluoreszenzmikroskopietechniken einen direkteren Zugang zu möglichen Interaktionen der Proteine dar. Die Ergebnisse aus diesen Untersuchungen können insbesondere zu Verbesserungen für organische bulk-heterojunction Solarzellen beitragen. Dabei ermöglicht uns die bestehende Zusammenarbeit mit dem schwedischen Zentrum für organische Elektronik (COE) den direkten Test gewonnener Erkenntnisse an entsprechend gestalteten Materialien und Strukturen für solche Solarzellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeberinnen / Gastgeber: Professorin Dr. Cecilia Lundberg; Professor Dr. Ivan Scheblykin