SFB 985:  Funktionelle Mikrogele und Mikrogelsysteme

Fachliche Zuordnung Chemie
Biologie
Physik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung von 2012 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191948804
 

Projektbeschreibung

Die Polymerwissenschaften konzentrieren sich mehr denn je auf die Nachahmung komplexer Systeme, wie sie in der Natur vorkommen. Deren erstaunliche Funktionalitäten werden durch eine Kombination aus hierarchischer struktureller Organisation über viele Längenskalen realisiert, die durch Selbstorganisation in einer wässrigen Umgebung erreicht wird und auch die Fähigkeit besitzt, auf äußere Einflüsse zu reagieren. Mit Mikrogelen können wir Polymere in definierten Architekturen ähnlich organisieren, um damit ihre Funktionalität für unterschiedliche Bereiche zu verbessern. Dies umfasst vielseitige Prozesse, von der Synthese, der Aufnahme bzw. Freisetzung von Wirkstoffen, der Katalyse, der Sensorik bis hin zu medizinischen Anwendungen. Die einzigartigen Eigenschaften kolloidaler Mikrogele als offene, weiche Polymernetzwerke machen sie zu idealen Bausteinen für Anwendungen, die große Substrate, Nanoreaktoren, Schaltbarkeit oder Transport erfordern. Mikrogele mit genau ausgewählten Architekturen, Größen, Rückgrat, Seitengruppen und reaktiven Einheiten werden synthetisiert, um ihre Funktion auf molekularer Ebene anzupassen, während ihre Selbstorganisation und/oder Vernetzung zu größeren, komplexeren Materialeinheiten führt. Selbstorganisierte Mikrogelsysteme mit hierarchischer Anordnung der Bausteine zeichnen sich durch eine Kompartimentierung der Systemfunktionen aus, die zu komplexen Überstrukturen mit selektiven und gerichteten Transport- und Formänderungseigenschaften sowie kontrollierten chemischen Transformationen führt.In der zweiten Periode wurden Mikrogele unterschiedlicher Größe, Form und Architektur hergestellt, in vielen Fällen in kontinuierlichen, hochskalierbaren Produktionsprozessen. In der dritten Phase wird die Funktionalität der Mikrogele genutzt, um intelligente bioinspirierte Materialsysteme zu entwickeln. Mikrogele können schaltbare Eigenschaften erreichen, die eine Anpassung von Form und Funktion ermöglichen, da sie die Eigenschaften gelöster Makromoleküle mit denen kolloidaler Partikel kombinieren. Dabei können einerseits die verschiedenen multifunktionalen Kompartimente innerhalb von Mikrogelen miteinander kommunizieren, während Mikrogele andererseits zu größeren Einheiten mit spezifischer Überstruktur zusammengefügt werden können.Der SFB fasst Arbeitsgruppen aus den Bereichen Polymerwissenschaften, Chemieingenieurwesen und Lebenswissenschaften zusammen. Diese Gruppen arbeiten in konvergenter Weise daran, neue Ansätze und Lösungen für bestehende und neue Herausforderungen zu finden. Diese spezielle Kombination ermöglicht einen umfassenden Forschungsansatz, der sowohl das Design des funktionellen Mikrogels und seiner Wechselwirkung mit der Umgebung und die Konzeption des Produkt-Prozess-Designs im technischen Maßstab betrachtet, als auch die Entwicklung neuartiger Anwendungssysteme ermöglicht.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Beteiligte Institution DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V.
an der RWTH Aachen; Forschungszentrum Jülich; Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Sprecher Professor Dr. Walter Richtering