Hierarchical simulation of biopolymers in contact with mineral surfaces

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Christine Peter; Professor Dr. Nico van der Vegt
• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 128490657

Die Ursache für die bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften vieler biologischer Materialien wie zum Beispiel Knochen oder Perlmutt ist zu großen Teilen ihr hierarchischer Aufbau aus steifen mineralischen Partikeln, die von einer weichen, elastischen, organischen Matrix zusammengehalten werden. Um die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien wie zum Beispiel Zähigkeit und Verformbarkeit zu verstehen, ist es unerlässlich, die beteiligten Mechanismen und Prozesse auf vielen Hierarchieebenen zu betrachten - von den mesoskopischen Eigenschaften der beteiligten Materialien bis hinunter zu einem mikroskopischen Verständnis der Wechselwirkungen der Polymere mit der mineralischen Oberfläche. Hier kann molekulare Simulation einen entscheidenden Beitrag leisten, da man sowohl ein detailliertes (mikroskopisches) Bild erhalten als auch verallgemeinerte Prinzipien und Mechanismen ableiten kann. Um sowohl die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten an den Grenzflächen, die Bildung der Kompositstrukturen und die Materialeigenschaften auf größeren Skalen in ihrem Wechselspiel betrachten zu können, sind Multiskalensimulationen das Mittel der Wahl. Wir entwickeln einen Multiskalensimulationsansatz, um die Bildung und die Eigenschaften von biologischen und synthetischen Nanokompositmaterialien zu untersuchen, bei dem Modelle auf verschiedenen Hierarchieebenen systematisch miteinander verknüpft werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1420: Biomimetic Materials Research: Functionality by Hierarchical Structuring of Materials
• Beteiligte Person: Professor Dr. Kurt Kremer