Ladungstransport, Thermodynamik und Hydrodynamik in seiten- und hauptketten-polymerisierten ionischen Flüssigkeiten

• Antragsteller: Dr. Catalin Gainaru
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396060266

Neuartige Elektrolyte wie polymerisierte ionische Flüssigkeiten, die als potentielle Kandidaten für Materialien mit hohem Ladungstransport und hoher Ladungsspeicherung angesehen werden, stehen derzeit im Fokus intensiver Forschung. Das aktuelle Projekt befasst sich mit dem Einfluss der Polymer-Morphologie auf Ladungstransport, thermische Eigenschaften und Teilchendynamik in mehreren neu synthetisierten polymerisierten ionischen Flüssigkeiten und deren strukturell verwandten Monomeren. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Rolle des Polymerisationsgrades, der Art der Anionen und der Lage der Kationen innerhalb der Polymerketten gelegt. In dem vorgeschlagenen Projekt werden Ergebnisse der linearen und nichtlinearen dielektrischen Spektroskopie, Rheologie, Kalorimetrie und Kernspinresonanz kombiniert. Diese sollen die aktuelle nur spärlich vorhandene Literatur in diesem Bereich ergänzen, um die theoretischen und phänomenologischen Gründe zu identifizieren, die das faszinierende Verhalten dieser neuen Klasse von Polymeren beschreibt. Insbesondere sollen auch Polymere mit kationischen Fragmenten, die sich entlang der Polymerkette befinden, untersucht werden und die sich von bereits bekannten polymerisierten ionischen Flüssigkeiten mit geladenen Seitengruppen unterscheiden. Dadurch ist man in der Lage, die Dynamik der Kationen mit der durch Rheologie oder Kalorimetrie untersuchten segmentalen Umorientierung zu identifizieren. Die Kombination von Ergebnissen, die aus verschiedenen Techniken in einem breiten Frequenzbereich gewonnen werden, bietet uns die Möglichkeit, auf die individuelle Dynamik der Polymermatrix und die der frei beweglichen Ladungen zuzugreifen. Dadurch kann die Art der Wechselbeziehung zwischen der mechanischen Stabilität und der Mobilität der Ionen in diesen Materialien untersucht werden. Wir glauben, dass die Ergebnisse neue Perspektiven für ein klareres Verständnis der Ladungsdynamik in Polymerschmelzen im Besonderen und hochkonzentrierte amorphe Elektrolyte im Allgemeinen eröffnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Wolf Hiller; Professor Dr. Alexei Sokolov; Dr. Christian Sternemann; Professor Dr. Jiayin Yuan