In-situ Untersuchung der Wechselwirkungskräfte an Polyelektrolytbürsten

• Applicants: Professor Dr. Friedrich Kremer; Professor Dr. Manfred Stamm
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 31497778

Homogene und binäre Polyelektrolytbürsten besitzen ein großes Potenzial für die Herstellung adaptiver Oberflächen, insbesondere im Life-Science- und Kolloid-Bereich. Die Oberflächenladung und Konformation homogener Bürsten kann in wässrigem Medium durch Variation des pH-Werts und der Salzkonzentration variabel eingestellt werden, binäre Bürsten erlauben eine zusätzliche Steuerung der lokalen Zusammensetzung durch externe Stimuli, so dass die Oberflächeneigenschaften in einem weiten Bereich gesteuert werden können. Konformation, Ladung und Dynamik von Polyelektrolytbürsten sind Thema verschiedener theoretischer Arbeiten, wurden durch Simulationen bestätigt und mittels verschiedener Techniken experimentell überprüft. Kraftmessungen im Nanometer-Maßstab bieten einen direkten Zugang zu den Wechselwirkungskräften, die innerhalb der Bürste und in Kontakt mit anderen Oberflächen auftreten. Die Kenntnis dieser Kräfte ist essenziell für ein Verständnis der Vorgänge in der Bürste; sie ermöglicht es, Wechselwirkungen mit anderen Oberflächen wie z.B. Reibung, Adhäsion und Adsorption von (Bio-)Molekülen und Partikeln vorauszusagen und gezielt zu steuern. Aus der Literatur sind Kraftmessungen an homogenen Bürsten mit der ¿Surface Force¿ Apparatur (SFA) bekannt. Diese beschränken sich jedoch auf die Wechselwirkungen zwischen gleichartigen, homogenen Bürsten. Systematische Kraftmessungen an Bürsten unterschiedlicher Art sowie an gemischten Bürsten wurden bislang nicht durchgeführt. Das vorliegende Projekt stellt sich die Aufgabe, direkte Kraftmessungen an homogenen und binären Polyelektrolytbürsten in situ in wässrigen Medien vorzunehmen.

• DFG Programme: Research Grants