Inter- und intramolekulare nanomechanische Wechselwirkungen von homo- und heterogenen Polymeren

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christian Dietz
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467382377

Die makroskopischen mechanischen Eigenschaften vieler Materialien, insbesondere die von Polymeren, basieren auf ihrer nanomechanischen Heterogenität gegeben durch ihre Polymerkonfiguration und -konformation, Kettenlänge und Wechselwirkungen untereinander. Die einzelnen Beiträge zu den nanomechanischen Eigenschaften eines relevanten Polymersystems als Modell sollen in diesem Forschungsvorhaben systematisch untersucht werden. Dazu soll eine multifrequente rasterkraftmikroskopische Messmethode entwickelt werden, die die nanomechanischen Eigenschaften an der Probenoberfläche und darunter quantitativ und in drei Raumrichtungen erfassen kann. Mit der ersten Eigenmode der Biegeschwingung des Cantilevers soll die Eindringtiefe der Messsonde in die Probe gesteuert und die Topographie amplitudenmoduliert gemessen werden. Durch die zusätzliche Anregung und frequenzmodulierte Analyse der zweiten Eigenmode der Biegeschwingung und der ersten torsionalen Eigenmode werden die konservativen und dissipativen Anteile der Spitzen-Proben-Wechselwirkungen in unterschiedliche Raumrichtungen detektiert. Es soll der Einfluss der Kettenlänge und Filmdicke von dünnen Polystyrol- und Polybutadien-Proben auf die nanomechanischen Eigenschaften und damit die intermolekularen Wechselwirkungen untersucht werden. Der Vergleich dieser Eigenschaften mit vernetzten Proben und mit Diblock bzw. Triblock Copolymeren aus den gleichen Komponenten soll Aufschluss über intramolekulare Wechselwirkungen auf der Nanometerskala bringen. Zusätzlich soll das schichtweise Abtragen der Oberfläche und die Rekonstruktion der Volumenstruktur von Triblock Copolymeren Informationen über die Struktur- Eigenschafts-Beziehung hinsichtlich ihrer Nanomechanik liefern. Die Auswirkungen von UV- Bestrahlung auf diese Polymere sollen mit Hilfe von Ramanspektroskopie und nanomechanischer Analyse untersucht werden. Damit soll ein Zusammenhang zwischen chemischer Umwandlung und mechanischer Veränderung der Blockcopolymere hergestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen