Makromolekulare Phasentrennung und Selbstorganisation unter Kontrolle durch heteroleptische Komplexierung

• Antragsteller: Mostafa Ahmadi, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491930291

Die vielfältigen Funktionen und mechanischen Eigenschaften natürlicher Materialien beruhen auf der Kombination eines breiten Spektrums von temporären und permanenten Bindungen in hierarchischen Strukturen. Um biomimetische Funktionen wie Selbstheilung und Stimulierbarkeit nachzuahmen, versuchen Chemiker, verschiedene Kombinationen von Bindungen in immer komplexeren Strukturen zu verwenden. Insbesondere transiente supramolekulare Blockcopolymere (SBC) profitieren von der dynamischen Bindung zwischen den Blöcken, die einerseits eine Makrophasentrennung vermeidet und andererseits den Austausch von Blöcken ermöglicht. dies führt zu einer dynamischen Morphologie, die sich selbst heilen und durch äußere Reize zur Selbstorganisation angeregt werden kann. Transiente SBCs werden auf der Grundlage heterokomplementärer Wasserstoffbrücken und Wirt-Gast-Wechselwirkungen entwickelt und weisen eine Fülle von Morphologien auf, die von Mizellen bis hin zu Fasern, Lamellen und Vesikeln reichen, mit einem breiten Anwendungsspektrum. Die sequentielle Anordnung binärer Assoziationen führt zu geordneten Strukturen, die die Leitfähigkeit fördern, was für elektronische Geräte nützlich ist, und die Stimulierbarkeit ermöglicht den Abbau von Strukturen nach Bedarf, was für viele biomedizinische Anwendungen wie die Verabreichung von Medikamenten nützlich ist. Dieser Reichtum an Mikrostrukturen und Anwendungen wurde bisher nur selten anhand von Metall-Liganden-Komplexen erforscht. Der Grund dafür ist die begrenzte Nutzung von Selbstsortierungsmechanismen in Polymeren, um die Komplexbildung gezielt auf heterokomplementäre Bindungen auszurichten. Dies ist sehr bedauerlich, wenn man die einzigartigen Eigenschaften von Metall-Ligand-Komplexen betrachtet, wie beispielsweise die leichte und breite Abstimmbarkeit und Eigenschaften wie Katalyse und Sensorik, die die Anwendung von transienten SBCs in neuen Bereichen fördern können, die durch Wasserstoffbrückenbindungen oder Wirt-Gast-Wechselwirkungen nicht zugänglich sind. Wir haben vor kurzem die Bibliothek der in Polymeren verwendeten heteroleptischen Komplexe erweitert. Diese Materialplattform bietet den Rahmen für die vorübergehende Bindung von inkonsistenten Polymersegmenten und ermöglicht die Konstruktion von selbstorganisierten Mizellen und Fasern sowie die Phasentrennung, die durch die Selektivität der Komplexe in Netzwerken gesteuert wird. Um dem Rechnung zu tragen, werden wir die Strukturen durch eine Kombination von Mikroskopie-, Streu- und Rheologiemethoden aufklären und ihren dynamischen Charakter durch fluoreszenzbasierte Techniken wie FRET quantifizieren. Das daraus resultierende Verständnis des Zusammenspiels zwischen supra- und makromolekularen Eigenschaften der Selbstorganisation wird uns der Entwicklung von makromolekularen Maschinen mit wohldefinierten Umlagerungen als Reaktion auf äußere Reize näher bringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Professor Albert Poater, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Professor Sebastian Seiffert, Ph.D.