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TRR 102:  Polymere unter Zwangsbedingungen: eingeschränkte und kontrollierte molekulare Ordnung und Beweglichkeit

Fachliche Zuordnung Chemie
Biologie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Förderung Förderung von 2011 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189853844
 
Die Vielseitigkeit und die variablen Eigenschaften und Funktionen von Makromolekülen basieren einerseits auf einer großen Vielfalt einsetzbarer Monomere, andererseits auf der Fähigkeit zur Selbstassemblierung (engl. self-assembly), d.h. dem Aufbau selbstorganisierter Strukturen, die in der chemischen Abfolge der Polymerketten kodiert sind. In einfachen Fällen wirkt die Konnektivität der Polymerkette als entscheidende Zwangsbedingung, was unabhängig von der spezifischen chemischen Struktur zum Auftreten einer ganzen Reihe von universellen Eigenschaften führt. Die Selbstassemblierung einfacher Blockcopolymere ist hierfür ein gut untersuchtes Beispiel. Darüber hinaus gibt es jedoch viele offene und wichtige Fragen in den Polymerwissenschaften, bei denen starke Korrelationen zwischen lokaler Ordnung und der globalen Konformation der Polymerketten auftreten. Generell ist die Bildung geordneter Strukturen auf der lokalen Skala in Polymeren ein komplexer Prozess, da Zwangsbedingungen aus der Umgebung wirken, die durch die Kette vermittelt werden. Im Sonderforschungsbereich TRR 102 untersuchen wir solche Strukturbildungs- und Selbstassemblierungsprozesse, bei denen die molekulare Struktur und Dynamik außer durch die Konnektivität stark durch zusätzliche Zwangsbedingungen beeinflusst werden. Beispiele für solche zusätzlichen Zwangsbedingungen sind spezifische interne Wechselwirkungen, externe Kräfte, geometrische Einschränkungen, hohe Konzentrationen oder topologische Wechselwirkungen. Zwei prominente Prozesse und auch zentrale Themen des Sonderforschungsbereichs sind die Kristallisation von synthetischen Polymeren und die Bildung von Amyloiden im Bereich der Biopolymere. In beiden Fällen bilden sich größere Strukturen, angetrieben durch die Ausbildung von molekularer Ordnung auf lokaler Ebene, eingeschränkt durch die Konnektivität der Kettenmoleküle. Beide Prozesse tragen universelle Züge. Im TRR 102 untersuchen wir diese und verwandte Strukturbildungsprozesse und die Eigenschaften der resultierenden Systeme mit dem Ziel, die grundlegenden physikalischen Prinzipien herauszuarbeiten und zu verstehen. Eine neue Aktivität in unserem Forschungsprogramm, die wir in der zweiten Förderperiode begonnen haben und nun ausbauen wollen, ist die Untersuchung von Strukturbildungsprozessen in Hybridsystemen. Hier sollen synthetische und typisch biologische molekulare Elemente in einem Makromolekül kombiniert werden, um so neue Funktionen und Materialeigenschaften zu kreieren. Wir erwarten, dass Grundlagenforschung in diesen Forschungsfeldern des SFB potentiell nützliches Wissen liefert für die Anwendung polymerer Materialien oder für die Behandlung von Krankheiten, die mit dem Auftreten von Amyloiden in Verbindung gebracht werden.
DFG-Verfahren Transregios

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Mitantragstellende Institution Universität Leipzig
 
 

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