Co-nonsolvency-induzierte Selbstorganisation thermoresponsiver Blockcopolymere in Lösung und im dünnen Film

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. André Laschewsky; Professor Dr. Peter Müller-Buschbaum; Professorin Dr. Christine M. Papadakis
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 353024969

Das geplante Forschungsvorhaben untersucht die Selbstorganisation von responsi¬ven amphiphilen Blockcopolymeren unterschiedlihcer Architektur (Di-, Tri- und Sternblockcopolymere) in Mischungen von Wasser und organischen Lösemitteln unter Co-nonsolvency-Bedingungen. Die Blockcopolymere, die einheitlich Polymethylmethacrylat als permanent hydrophoben Block enthalten, nutzen drei verschiedene thermo-responsive Blöcke (PNIPAM, PNIPMAM und PNVIBAM), in denen die molekulare Feinstruktur der hydrophilen Amidgruppen systematisch variiert wird. Die Synthese soll mittels RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) unter Verwendung schaltbarer Kettenüberträger erfolgen. Ein besonderes Augenmerk der Untersuchungen gilt dem Vergleich der Co-nonosolvency-induzierten Selbstassemblierung in der Volumenphase und in dünnen Filmen. Dabei sollen im Volumen primär die Abhängigkeit der in Lösungsmittelgemischen (Wasser/Methanol) gebildeten Aggregate von der Wahl des responsiven Blocks, der Polymerarchitektur und der Zusammensetzung des Lösungsmittelgemischs untersucht und die dem Schaltverhalten zugrundeliegenden molekularen Wechselwirkungen sowie der Einfluss des Cosolvens auf die Kettendynamik erhellt werden. Neben Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie kommen dynamische Lichtstreuung sowie Röntgen- und Neutronenkleinwinkelstreuung zum Einsatz. Diese werden durch weitere spektroskopische Messungen (Raman) und inelastischer Neutronenstreuung ergänzt. Im dünnen Film soll untersucht werden, inwieweit ein Co-nonsolvency-Verhalten auch in Kontakt mit der Dampfphase aus Lösungsmittelgemischen von Wasser und organischen Lösemitteln zu beobachten ist, und ob bzw. wie sich dieses in dünnen Filmen von dem in Lösung unterscheidet. Außerdem soll untersucht werden, welchen Einfluss in dünnen Filmen Wechselwirkungen der Blockcopolymere zum Substrat und zur Dampfphase auf das Co-nonsolvency-Verhalten haben und ob die Filmdicke einen Einfluss besitzt. Für diese Untersuchungen werden Ellipsometrie, Interferometrie und synchrotronstrahlungsbasierte GISAXS Messungen in Mikrofluidikkanälen als auch Neutronenstreuexperimente in Flüssigkeits- und Dampfzellen eingesetzt. Weiterhin ist geplant, an ausgewählten Systemen die Dynamik in dünnen Filmen zusätzlich mit FT-IR-Spektroskopie und inelastischen Neutronenstreuexperimenten zu betrachten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alfons Schulte