Spektroskopische Polymercharakterisierung ohne Polymere: Referenzpunkte für die Quantenchemie in der Gasphase

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Suhm
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298754033

Die mechanischen und thermischen Eigenschaften von realen organischen Kunststoffen hängen neben der chemischen Zusammensetzung auch von der Vorbehandlung ab, was eine genaue theoretische Modellierung nicht leicht macht. Daher ist es sinnvoll, für wichtige Polymerklassen auch idealisierte Brückenköpfe zu schaffen, an denen sich Theorie und Experiment besonders gut und genau vergleichen lassen. Kurze Kettenmoleküle, die endlichen Polymerabschnitten entsprechen, erfüllen diese Funktion. An ihnen lässt sich mittels hochempfindlicher Schwingungsspektroskopie extrapolieren, wie viel Kraft man zum Strecken der unendlichen Kette benötigt, und es lässt sich ebenso spektroskopisch zeigen, ab welcher Kettenlänge die Anziehung zwischen den Kettengliedern die Kettensteifigkeit überwinden kann und zu Haarnadelanordnungen führt. Beides konnte in Vorarbeiten für den mengenmäßig wichtigsten Kunststoff, Polyethylen (PE), gezeigt werden. Nun sollen gezielte Modifikationen des Polyethylens sowie der wichtigste wasserlösliche Kunststoff Polyethylenglycol (PEG) entsprechend charakterisiert werden. Hierfür wurde ein besonders empfindliches Gasphasen-Ramanspektrometer entwickelt, das für die gleichzeitige Messung verschiedener Spektralbereiche ausgebaut werden soll. Der direkte Vergleich der spektroskopischen Ergebnisse für chemisch abgesättigte Polymerabschnitte in der Gasphase mit genauen und näherungsweisen quantenchemischen Rechnungen soll eine verlässliche Beurteilung letzterer hinsichtlich mechanischer und zwischenmolekularer Eigenschaften ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen