Zusammenspiel supramolekularer und makromolekularer Dynamik in transienten Polymernetzwerken

• Antragsteller: Professor Sebastian Seiffert, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 376900084

Ziels dieses Forschungsvorhabens ist ein konsistentes Verständnis der Dynamik supramolekularer Polymernetzwerke. Hierzu soll die mikroskopische Kettenbewegung sowie die zeitabhängige mikroskopische Netzwerktopologie in zwei modularen Modellnetzwerk-Baukästen studiert werden die jeweils aus denselben Polymerbausteinen transiente Netzwerke mit unterschiedlicher Vernetzungsstärke liefern. Ein Baukasten wird derart gestaltet sein um die strukturelle Basis des Cates Modells für die Reptation "lebender Ketten" zu treffen, welche durch endständig-transiente Verknüpfung von Oligomerbausteinen realisiert wird, deren Stärke hier im Projekt systematisch variiert wird. Ein zweiter Baukasten wird derart gestaltet sein um die strukturelle Basis des Rubinstein-Semenov Modells für die Rouse- und Reptationsdynamik "klebriger" Ketten zu treffen, d.h. entlang des Rückgrats transient aneinander haftende Polymere, deren gegenseitige Assoziationstärke hier im Projekt ebenfalls systematisch variiert wird. Beide Baukästen werden mit expliziter Kontrolle der Oligo- bzw. Polymerlängen, ihrer Monodispersität und der Polymer-Substitutionsmuster synthetisiert werden. Hiermit wird ein rationales und konsistentes Verständnis des Einflusses der Stärke der transienten Kettenverknüpfung im Wechselspiel mit der inhärenten Kettenrelaxationsdynamik auf die effektiv resultierende mikro- und makroskopische Dynamik der daraus aufgebauten Netzwerke angestrebt und damit auf eine Verbrückung supramolekular-chemischer und makromolekular-physikalischer Beiträge abgezielt. Weiterhin soll dieses Wechselspiel im Hinblick auf Clusterbildung und kooperative Effekte in der Assoziations-Dissoziationsdynamik benachbarter supramolekularer Bindungsmotive in den Netzwerken untersucht werden. All dies soll sowohl unter experimentellen als auch theoretischen Blickwinkeln erfolgen. Die Primärmethoden für das vorgeschlagene Vorhaben sind Rheologie, Fluoreszenzrückkehr nach dem Photobleichen, Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie, statische und dynamische Lichtstreuung und Röntgenkleinwinkelstreuung, letzteres teilweise in Tropfenmikrofluidischer Umgebung. Das Projekt zielt auf enge Kooperation mit zwei privilegierten Partnern ab: Evelyne van Ruymbeke (Université Catholique Louvain, Belgium) und Bradley D. Olsen (Massachusetts Institute of Technology, U.S.A.). Die Forschungsarbeiten werden anknüpfen an ein derzeit laufendes Schwesterprojekt (DFG Nummer SE 1888/5-1), das die Dynamik und nanostrukturelle Evolution einer anderen Modellnetzwerkklasse basierend auf sternförmigen Polymerbausteinen im Fokus hat; das hier neu beantragte Vorhaben wird dieses laufende Schwesterprojekt synergetisch komplementieren, zielt jedoch auf eine eigene davon abgegrenzte Richtung ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Bradley Olsen, Ph.D.; Professorin Evelyne Van Ruymbeke, Ph.D.