Bildung monodisperser, nicht-sphärischer Emulsionströpfchen durch Partikelstabilisatoren und Membran-bildender Moleküle

• Antragsteller: Dr. Martin Haase
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265203182

Meine Forschung widmet sich der Physikalischen Chemie von Grenzflächen. Dabei konzentriere ich mich besonders auf Öl/Wasser Grenzflachen von Emulsionströpfchen zur Herstellung neuer Materialien.Wenn verschiedene Phasen (nicht mischbare Flüssigkeiten, Feststoffe) miteinander in Kontakt gebracht werden, treten Benetzungserscheinungen auf. Die dabei auftretenden Grenzflächenenergien können dazu genutzt werden, Feststoffpartikel durch Selbstorganisation auf Flüssigkeitsoberflächen anzuordnen oder ursprünglich kugelförmige Tröpfchen in ungewöhnliche Formen zu überführen. Um solche Benetzungserscheinungen zu steuern, verwende ich physikochemische Wechselwirkungen. Dadurch können Moleküle oder andere Materialien miteinander reversibel verbunden werden. Zusätzlich nutze ich mikrofluidische Techniken um reproduzierbare hydrodynamische Kräfte zu applizieren.Das Zusammenspiel dieser verschiedenen Kräfte kann zu vielen überraschenden Effekten führen. Ein Beispiel ist die Bildung einheitlicher, nicht kugelförmiger Emulsions Tröpfchen. Mit meinen Experimenten versuche ich die für solche Effekte verantwortlichen physikalischen Mechanismen zu verstehen und zu quantifizieren.Speziell soll dieses Forschungsvorhaben dazu genutzt werden, zwei neue, kontinuierlich arbeitende, Emulsions-basierte Verfahren zur Herstellung nicht kugelförmiger Mikropartikel zu entwickeln.Der erste Teil des Forschungsvorhabens konzentriert sich auf die Stabilisierung von Emulsions-Tröpfchen durch feste Nanopartikel. Es ist seit langem bekannt, dass solche feststoffstabilisierten Emulsions-Tröpfchen nicht sphärische Gestalten aufweisen können. Meine Forschung zeigt zum ersten Mal, wie einheitliche nicht-sphärische Tröpfchen auf diese Weise kontinuierlich hergestellt werden können.Der zweite Teil meiner Arbeit macht sich Entnetzungserscheinungen von Öl-Tröpfchen auf Lipid- oder Blockcopolymer Doppelschichten zu nutze. Diese Technik ist etabliert für die Herstellung von Vesikeln oder Polymerosomen. Meine Forschung zeigt jedoch zum ersten Mal, wie dieser Ansatz zur Herstellung hoch komplexer nicht sphärischer Mikropartikel verwendet werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Daeyeon Lee, Ph.D.