Polymer brushes in competing solvents: phase transitions and switching.

• Applicant: Professor Dr. Jens-Uwe Sommer
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2017 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 367421247

• Final Report Year: 2022

Final Report Abstract

In diesem Projekt wurde der „Co-Nonsolvency“ Übergang in Polymerbürsten analytisch, in Simulationen und im Experiment untersucht. Im Zentrum stand die Frage nach einem universellen und rationalen Zugang zum physikalischen Verständnis des Effektes und die Erforschung weiterer Parameterräume zur Steuerung des Effektes insbesondere in Bezug auf die Schaltbarkeit von Polymeroberflächen. Das wichtigste Ergebnis ist zweifellos die quantitative Beschreibung des CNS-Effektes in Polymerbürsten und die damit verbundene Anwendung und Weiterentwicklung des theoretischen Modells. Besonders hervorzuheben ist die Integration umfangreicher experimenteller Untersuchungen und der erfolgreiche Abschluss einer experimentell-theoretischen Promotionsarbeit. Die theoretischen Arbeiten wurden auf Polymerlösungen und Bürsten unter äußeren Kräften ausgedehnt. Auch bei der Etablierung des Exzellenzclusters „Physics of Life“ spielte das Thema des Projektes eine wichtige Rolle, da die hier untersuchten Mechanismen auch auf die Bildung von Protein-RNA/DNA Kondensaten angewendet werden können. Insgesamt erwies sich die Themenstellung als äußerst fruchtbar und das Projekt bildete einen Nukleus für neue Kooperationen und die Grundlage für weiterer Publikationen.

Publications

• Cononsolvency transition of polymer brushes: A combined experimental and theoretical study. Materials 11, 991 (2018)
  H.-S. Yong, S. Rauch, K.-J. Eichhorn, P. Uhlmann, A. Fery and J.-U. Sommer
  
• Nanopores as Switchable Gates for Nanoparticles: A Molecular Dynamics Study. Macromolecules, 18, 598 (2018)
  C.-W. Li, H. Merlitz, J.-U. Sommer
  
• Co-Nonsolvency Response of a Polymer Brush: A Molecular Dynamics Study. Macromolecules 52, 4120 (2019)
  A. Galuschko and J.-U. Sommer
  
• Co-nonsolvency transition of poly(N-isopropylacrylamide) brushes in a series of binary mixtures. Macromolecules 52, 6285 (2019)
  H. Yong, E. Bittrich, P. Uhlmann, A. Fery and J.-U. Sommer
  
• Polymer Brushes and Gels in Competing Solvents: The Role of Different Interactions and Quantitative Predictions for Poly(N-isopropylacrylamide) in Alcohol–Water Mixtures. Macromolecules 53, 2323 (2020)
  H. Yong, H. Merlitz, A. Fery and J.-U. Sommer
  
• Regulating the translocation of DNA through poly(N-isopropylacrylamide) decorated switchable nanopores by cononsolvency effect. Macromolecules 54, 4432 (2021)
  H. Yong, B. Molcrette, M. Sperling, F. Montel, J.-U. Sommer
  
• Co-Nonsolvency Transition in Polymer Solutions: A Simulation Study. Macromolecules 55, 8975 (2022)
  Zahra Mohammadyarloo, Jens-Uwe Sommer
  
• Nanofluidic system based on cylindrical polymer brushes: How to control the size of nanodroplets. Soft Matter 18, 598 (2022)
  C.-W. Li, H. Merlitz, J.-U. Sommer
  
• Polymer-Assisted Condensation: A Mechanism for Hetero-Chromatin Formation and Epigenetic Memory. Macromolecules 55, 4841 (2022)
  J.-U. Sommer, H. Merlitz, H. Schießel