In-situ-Photopolymerisation dissipativer Strukturen in Flüssigkristallen

• Applicant: Professor Dr. Heinz-Siegfried Kitzerow
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2002 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5377695

Flüssigkristalle können unter Bedingungen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht eine große Vielzahl von Mustern ausbilden, die durch eine regelmäßige räumliche Variation der effektiven Brechungsindizes mit typischen Gitterkonstanten zwischen 5 µm und 300 µm gekennzeichnet sind. Diese Muster können im Mikroskop beobachtet werden und verhalten sich wie ein optisches Phasengitter, führen also zu jeweils charakteristischen optischen Beugungsmustern. Unsere Voruntersuchungen haben gezeigt, daß durch Photopolymerisation solcher Strukturen aus einer homogenen Flüssigkeit auf einem homogenen Substrat ein Polymerfilm hergestellt werden kann, der eine selbstorganisierte räumliche Struktur des Brechnungsindex aufweist. Elektronenmikroskopische Untersuchungen an einer Probe, die aus einer nicht-reaktiven und einer reaktiven Komponente gebildet wurde, weisen darüber hinaus auf eine Phasenseparation hin, bei der das gebildete Polymer ein regelmäßiges Muster bildet. Im geplanten Projekt sollen Schlüsselexperimente durchgeführt werden, die Aufschluß über den Mechanismus dieser Polymerabscheidung und die Ursachen der Ausbildung regelmäßiger Polymerstrukturen geben. Dabei ist insbesondere an die Verwendung eines mesogenen Photoinitiators, an das Studieren fokussierender optischer Eigenschaften, an die Untersuchung des Einflusses der elastischen Eigenschaften, sowie der Abhängigkeit der Struktur von der Reaktionskinetik der Polymerisation gedacht. Wir wollen die dissipativen Strukturen auch mit rastermikroskopischen Verfahren untersuchen und den Einfluß der Zusammensetzung, der thermodynamischen Kontrollparameter und der Randorientierung des Flüssigkristalls - insbesondere auch unter periodischen Randbedingunen - auf die Struktur und die Morphologie des Polymerfilms untersuchen.

• DFG Programme: Research Grants