Polymere auf Grenzflächen: Konformation und Kräfte auf der Einzelmolekülebene
Vortragender: Dr. Georg Papastavrou, Department of Inorganic, Analytical, and Applied Chemistry, University of GenevaMo. 20.10.2008 (16:00-17:00), H 16, NW II
Adsorbierte Polymere erlauben es sowohl langreichweitige Kräfte, z.B. in kolloidalen Systemen, einzustellen als auch die Adhäsion an festen Substraten, z.B. für die Adsorption von Biomaterialien, zu modifizieren. Im Gegensatz zu reinen Oxidoberflächen sind die Eigenschaften von adsorbierten Polymerschichten wesentlich komplexer. Dementsprechend kommt der experimentellen Bestimmung der Kräfte eine grosse Bedeutung zu um das Verhalten verschiedener Systeme besser theoretisch beschreiben zu können und für praktische Anwendungen zu optimieren. Insbesondere durch die Kombination unterschiedlicher Techniken wie optischer Reflektrometrie, elektrophoretischen Methoden sowie direkten Kraftmessungen können die Auswirkung verschiedener Parameter auf das Verhalten des Systems besser verstanden werden. Am Beispiel von linearen, verzweigten und dendritischen Polyaminen werden die Einflüsse der Polymerstruktur auf die Polymerschicht und die resultierenden Wechselwirkungskräfte gezeigt. Lineare Polyamine bilden in Abhängigkeit ihrer Linienladung relativ homogene Schichten und das Adhäsionsverhalten kann auf der Basis der Einzelmolekül-Kraftspektroskopie in die Beiträge einzelner Polymerstränge separiert werden. Hierdurch kann die Verteilung der Polymerkonformationen an der Oberfläche bestimmt werden und mit Skalierungsgesetzen verglichen werden. Hingegen findet man für dendritische Polyamine auch nach langen Adsorptionszeiten nur eine partielle Bedeckung der Oberfläche. Die Wechselwirkung solcher Oberflächen ist gekennzeichnet durch attraktive Kräfte bei kleinen Abständen, der sogenannten patch-charge attraction. Aus den Wechselwirkungskräften bei grösseren Abständen kann die effektive Ladung der einzelnen Dendrimere bestimmt werden. Diese experimentell bestimmten Ladungen stehen in guter Übereinstimmung mit den theoretischen Werten. Der Schritt von einzelnen Polymeren zu Monomeren wird anhand des Adhäsionsverhaltens von Cellulose auf Siliziumoberflächen demonstriert.
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