Untersuchung von Ionen an wässrigen Grenzflächen mittels in situ Breitband-Summenfrequenzgenerations-Spektroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Patrick Kölsch
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 43107241

Ionen in wässrigen Lösungen spielen eine substantielle Rolle in einer Vielzahl von biologischen und biochemischen Prozessen in unserer Umwelt, einschließlich enzymatischer Aktivität, Proteinfaltung und membrannaher Signalprozesse. Erstmalig untersuchte Franz Hofmeister, Professor der Pharmakologie an der Universität Prag, im Jahr 1888 die eiweißfällende Wirkung verschiedener einfacher Elektrolyte. Seitdem wurden diverse ionenspezifische Phänomene auf experimenteller und theoretischer Ebene untersucht, und die Erkenntnisse dieser Studien haben unser Wissen über ionenspezifische Effekte wesentlich erweitert. Insbesondere die Anwendung neuer experimenteller Techniken, wie z. B. nichtlinear optischer Methoden, hat zu einem detaillierten Bild von grenzflächennahen Ionenprofilen geführt. Offensichtlich sind die Eigenschaften von Ionen und deren Wechselwirkungen verknüpft mit Grenzflächen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, welche geladen oder ungeladen, hydrophil oder hydrophob, fest oder flüssig sein können. Erst in jüngster Zeit wurden neue umfangreiche Methoden entwickelt, die es ermöglichen, grenzflächennahe physikalische Eigenschaften in situ auf molekularer Ebene zu untersuchen. In diesem Beitrag beabsichtigen wir eine dieser Methoden, die oberflächenspezifische Summenfrequenzgenerations-Spektroskopie, an der fest/flüssig Grenzfläche anzuwenden, um (i) systematisch unterschiedliche Elektrolytlösungen an geladenen und ungeladenen Grenzflächen, (ii) den Einfluss hydrophober und hydrophiler Grenzflächen auf die Ionenverteilung, (iii) den Einfluss der Grenzflächenchemie und (iv) den Punkt der Ionenkondensation experimentell zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen