Imaging-Ellipsometer

• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527112274

Ein Gerät mit Ellipsoporosimetriefunktion und der Option Imaging sowie in Kontakt mit Fluiden unter Temperaturkontrolle zu messen ermöglicht es, an dünnen porösen Filmen Porengrößenverteilungen, Einfluss von Funktionalisierung und Struktur auf Adsorption und Desorption von Molekülen sowie von unterschiedlich polaren Dämpfen und Quellverhalten in Kontakt mit Dämpfen bzw. Fluiden zu untersuchen. Aufgrund der geringen Materialmenge ist dies mit anderen Methoden kaum und nicht mit gleichzeitiger lokaler Information entlang der Schichtdicke (Fitmodelle) sowie in der Fläche (Imaging) umsetzbar. Dabei erlaubt diese Technik nicht nur Porengrößenverteilung in sonst nicht zugänglichen Proben zu detektieren, sondern auch das Zusammenspiel von Benetzung (Funktionalisierung) bzw. Porenstruktur und Transport bzw. selektiver Dampfadsorption zu untersuchen. Dies ist z. B. für folgende Untersuchungen nötig: i) Ableitung der Porengrößenverteilung in dünnen Filmen/ Trennschichten (d ~1 µm bis wenige nm) auch mit asymmetrischer Funktionalisierung und Struktur entlang der Filmdicke, die gerade für die Ausrichtung von Transportprozessen untersucht werden, sowie deren Änderung durch Funktionalisierung oder Quellung/ Dampfsorption von Polymeren in nanoskaligen Poren, ii) Quellverhalten von Polymerschichten und mesoporösen Schichten in Kontakt mit Dämpfen und temperierbaren Flüssigkeiten, iii) Untersuchung von Benetzungseinflüssen und nanoskaligem Confinement auf Dampfadsorption und Desorption, z. B. im Kontext von Transport- und Trennprozessen. Obwohl an der TU-Darmstadt mehrere Fachgebiete einfache Ellipsometer zur Bestimmung von Schichtdicke und Brechungsindex dünner Filme inklusive eines Gerätes, welches in Luft bis zu hohen Temperaturen messen kann, und einige wenige Fachgebiete auch Dampfsorption an Pulvern betreiben, fehlt die Möglichkeit dünne mesoporöse und quellbare Schichten und damit sehr geringe Materialmengen auf Ihre Porengrößenverteilung und ihr Dampfsorptionsverhalten unterschiedlich polarer Dämpfe in Abhängigkeit von Funktionalisierung und strukturellen Eigenschaften zu untersuchen. Um Sorptionsisothermen zu messen und auszuwerten ist dabei die extrem genaue Einstellung des Partialdrucks sowie die automatisierte Messung und Auswertung der erhaltenen Messdaten entscheidend. Ist die Partialdruckeinstellung nicht präzise, liegen Adsorption- und Desorpti-onskurve aufeinander und eine Ableitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ist nicht möglich. Darüber hinaus ist eine automatisierte Datenauswertung zur Ermittlung der Poren-größenverteilung für effiziente Messungen wichtig. Ferner ist eine Temperaturkontrolle zu Messung in Kontakt mit Fluiden gerade für quellbare und insbesondere für temperaturrespon-sive Oberflächen entscheidend. Beispielsweise werden dadurch temperaturgesteuerte Mate-rialänderungen und ihre Auswirkung auf Transport oder Freisetzungsprozesse zugänglich und damit die Ableitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen möglich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Imaging-Ellipsometer
• Gerätegruppe: 5360 Meßgeräte für gestreutes und reflektiertes Licht, optische Oberflächen-Prüfgeräte
• Antragstellende Institution: Technische Universität Darmstadt
• Leiterin: Professorin Dr. Annette Andrieu-Brunsen