SFB 1552:  Defekte und Defektkontrolle in weicher Materie

Fachliche Zuordnung Chemie
Biologie
Physik
Förderung Förderung seit 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465145163
 

Projektbeschreibung

"Defect Engineering" ist ein etablierter Begriff und Ansatz in der Festkörperforschung, vor allem im Zusammenhang mit elektronischen, mechanischen und optischen Eigenschaften anorganischer Halbleiter. Im Gegensatz dazu ist das Potenzial der Defektkontrolle in weicher Materie mit ihrer inhärent reichhaltigen Freien Energielandschaft und Strukturvielfalt noch nicht umfassend erforscht. Während Strategien zur Herstellung und Funktionalisierung defektfreier, wohldefinierter polymerer und kolloidaler Strukturen in der Vergangenheit viel Aufmerksamkeit erregt haben, sind Versuche, Defekte in weicher Materie zu klassifizieren, zu bewerten und zu kontrollieren, bislang selten. Das Ziel des vorgeschlagenen Sonderforschungsbereichs (SFB) ist es, dieses Paradigma zu verschieben. Dazu wollen wir den Einfluss von Defekten auf Struktur, Dynamik und Eigenschaften polymerer, kolloidaler und amphiphiler Systeme verstehen und darauf aufbauen umfassende Strategien entwickeln, um die Defektbildung zu kontrollieren und so Defektstruktur(en), Konzentration und zeitliche Entwicklung maßzuschneidern. Basierend darauf wollen wir (1) ein grundlegendes Verständnis des Zusammenspiels zwischen Defekten und der Adaptivität und Resilienz dynamischer Systeme weicher Materie etablieren (2) die Entwicklung von Funktionseinheiten ermöglichen in denen Defekte die Funktionsgeber sind, z.B. durch Steuerung des Transports von Materie oder Ladungen. Zu diesem Zweck schlagen wir eine Defekt-Klassifizierung in topologische Defekte, Konnektivitätsdefekte und Dotierungsdefekter vor. Die Auswirkungen dieser Art von Defekten in weicher Materie sollen im vorgeschlagenen Forschungsvorhaben durch Synergie von Experiment und Theorie systematisch erfasst werden. Experimentell erfordert die Untersuchung der verschiedenen Defekttypen nicht nur umfassendes synthetisches Know-how, sondern auch spezialisierte analytische Methoden. Wir werden in unserem Verbundvorhaben ein breites Spektrum weicher Materie abdecken, von flexiblen Polymeren über Blockcopolymere und Amphiphile bis hin zu Kolloiden und Biomolekülen. Wir werden hierbei sowohl klassische als auch spezielle Eigenschaften weicher Materie in den Fokus nehmen und hierfür grundlegende Wirk-Prinzipien für die Anwesenheit verschiedener Formen von Defekten zu finden, etwa bzgl. Der makroskopischen Elastizität, Viskoelastizität und mikroskopischer Permeabilität als auch bspw. Bzgl. Der elektrooptischen Aktivität polymer- und kolloidbasierter Funktionseinheiten. In einem weiteren Schritt werden aktive supramolekulare Materialien synthetischen und biologischen Ursprungs im Hinblick auf die kontrollierbare Induktion und Eliminierung von Defekten untersucht.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Antragstellende Institution Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Beteiligte Institution Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM; Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Sprecher Professor Sebastian Seiffert, Ph.D.