Sensitive Hydrogele und Hydrogelverbunde: Strukturierte Schichten im µm- und sub-µm-Bereich und deren in-situ Quellverhalten

• Applicants: Professor Dr. Karl-Friedrich Arndt (†); Dr. Jens Ingolf Mönch
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 32009887

Intelligente Hydrogele haben ein großes Anwendungspotential, z.B. für die Biomedizin und Mikrosysteme. Vielfach wird eine definierte Geometrie der Hydrogele vorausgesetzt. So benötigen analytische Verfahren, z. B. zur Untersuchung der Wechselwirkungen von Hydrogelen mit niedermolekularen Verbindungen (Sensoren), definierte Gelschichten und ¿strukturen. Die Kombination von Hydrogelen unterschiedlicher Sensitivitäten in einer Struktur, Hydrogelverbunde, Mehrschichtsysteme, eröffnet weitere Perspektiven. Polymere lassen sich strahlenchemisch vernetzen, ohne dass sie chemisch modifiziert werden müssen und ohne Verwendung niedermolekularer Verbindungen. Mit Elektronenstrahlen kann in kurzen Reaktionszeiten großflächig vernetzt werden. Durch Fokussierung und Ablenkung des Elektronenstrahls ist eine Strukturierung von Hydrogelschichten unterschiedlicher Dicke auf einem Träger möglich. Es können freistehende Strukturen mit einer lateralen Auflösung bis in den sub-¿m-Bereich erzeugt werden. Die Variation der Bestrahlungsparameter führt zu Schichten mit Unterschieden in der Vernetzungsdichte parallel und senkrecht zur Trägeroberfläche. Multischichten können aufgebaut werden. Die in-situ Verfolgung der Quellkinetik von Hydrogelschichten im ¿m- und sub-¿m-Bereich ist mit bekannter Messtechnik nicht möglich. Um die Messung der Zeitkonstante des Quellens/ Entquellens der erzeugten Gelstrukturen in Echtzeit zu ermöglichen, sollen geeignete magnetische Sensoren mit Sensorflächen im sub-¿m- Bereich entwickelt werden, die auf dem Prinzip der Messung der Hallspannung basieren. Alternativ wird auch die Anwendbarkeit des Gär-Prinzips (Giant Magneto-Resistance) für Quellungsmessungen an Schichten im ¿m-Bereich untersucht. Die Sensoren werden auf den Substraten realisiert, die als Unterlagen für die zu strukturierenden Polymerschichten verwendet werden.

• DFG Programme: Research Grants