Forschungsprojekte / Research Projects
Physik anisotroper Fluide
Physics of anisotropic fluids
Optische Pinzetten - Werkzeuge mit Nanometer Orts- und Piko-Newton
Kraft-Auflösung
Optical tweezers - as sensors and actuators on a nanometer scale
with pico-newton resolution
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
)
Mittels eines gebundenen Laserstrahles ist es möglich, einzelne
Kolloide (10 nm - 5 µm) in einem photonischem Kraftfeld zu halten
und gezielt im dreidimensionalen Raum zu bewegen. Dies eröffnet
faszinierende neue experimentelle Perspektiven insbesondere für
die molekulare Biophysik. Im einzelnen ist geplant, die Wechselwirkung
einzelner Enzymmoleküle mit den Rezeptoren einer lebenden Zelle
zu untersuchen, Es sind Experimente in Vorbereitung, bei denen die
Viskosität richtungsabhängig auf einer Skala von 50 nm gemessen
werden soll. Als Modellsystem sind dafür Flüssigkristalle
vorgesehen.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung
Struktur and molekulare Dynamik in asupramolekularen Systemen
Structure and molecular dynamics in supra molecular systems
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
)
Ziel der Arbeiten ist die Erforschung der Struktur und Dynamik supramolekularer
Systeme, wie sie von Flüssigkristallen niedermolekularer und
polymerer Verbindungen gebildet werden. Diese Systeme besitzen einen
hohen Grad an Kooperativität, der sich in der Ausbildung von
molekularen Überstrukturen und kollektiver Relaxationsdynamik
niederschlägt. Als Untersuchungsmethoden werden dielektrische
Spektroskopie (im Frequenzbereich von 0,001 Hz bis 10 GHz), magnetische
Kernresonanzspektroskopie, Kraftmikroskopie, Oberflächen-Kraftmessung
und Polarisationsmikroskopie eingesetzt. Weiterhin wurde eine optische
Pinzette aufgebaut, damit sind insbesondere Experimente an biophysikalischen
Systemen im Gange.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel
(DFG)
Nanostrukturierte Wirt/Gast-Systeme: Molekulare Dynamik und Ladungstransport
in kristallinen nanoporösen Wirt/Gast-Systemen
Molecular dynamics and charge transport in kristalline nanoporous
Host/Guest systems
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Andreas Huwe
Breitbandige dielektrische Spektroskpopie (10(-4) Hz bis
1,8 x 10(9) Hz) wird eingesetzt, um die molekulare Dynamik
in glasbildenden Systemen in einschränkender Geometrie zu studieren.
Insbesondere soll der Einfluss einer Hydrophobisierung der inneren
Oberfläche auf die Dynamik der Gastmoleküle im Inneren der
Zeolithe studiert werden, um in Abhängigkeit vom Beladungsgrad
der kristallinen nanoporösen Systeme dielektrische Messungen,
der molekularen Dynamik der Gastmoleküle und des elektrischen
Ladungstransports durchführen zu können, ist eine neue Präparations-
und Messkammer in Vorbereitung.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Dynamik und Mobilität in (ultra)-dünnen Polymerfilmen
Dynamics and mobility in (ultra)-thin polymer films
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Lutz Hartmann, Dipl.-Phys. Jan Prigann
Die molekulare und kollektive Dynamik von Molekülen in Wechselwirkung
mit inneren Grenzflächen nanoporöser Gläser oder mit
einer planaren Grenzschicht wird mittels breitbandiger dielektrischer
und 2D-IR-Spektroskopie untersucht. Als Modellsysteme sind niedermolekulare
und polymere Glasbildner (van-der-Waals- und Wasserstoffbrücken-gebundene
Systeme) und ferroelektrische Flüssigkristalle vorgesehen. Aus
der Analyse der Dynamik kann im einzelnen auf die Stärke der
Wechselwirkung mit der Wand, auf den Einfluss einer molekularen Lubrikationsschicht
und auf die zwischenmolekularen Kräfte geschlossen werden. In
komplementären Experimenten sollen die makroskopischen Kräfte
und viskoelastischen Eigenschaften der Grenzschicht mit der Oberflächenkraftapparatur
untersucht werden.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG;
Sonderforschungsbereich 294, Teilprojekt G6)
Mikrorheologie an monomolekularen Filmen mit optischen Pinzetten
Microrheology on monomolecular films by use of optical tweezers
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Stefan Wurlitzer
Die rheologischen Eigenschaften von monomolekularen Filmen an der
Wasser/ Luft-Grenzfläche sollen durch quantitative Bestimmung
viskoser Kräfte mittels eines experimentellen Aufbaus, bestehend
aus einer optischen Pinzette und einem Fluoreszenzmikroskop, gemssen
werden. In den Monolayern eingebrachte Mikrokugeln (Ø 3µm)
werden benutzt, um auf den nanometerdünnen Langmuir Monolayer
Kräfte im pN-Bereich auszuüben: Mittels einer optischen
Pinzette wird eine dieser Kugeln und die daran gebundenen Bereiche
des Monolayers lokal fixiert. Dieses System wird von umgebenden Monolayern
umflossen, so dass durch die Bestimmung der Abrissgeschwindigkeit
von der optischen Pinzette die Scher- und Dilatationsviskosität
nano S und nano D niederviskoser (nano ~10(5)-10(-3)
mNs/m) Langmuirfilme gemessen werden kann. Es soll festgestellt werden,
inwieweit die Zunahme der Viskosität bei Kompression des Langmuirfilmes
als zweidimensionaler Glasübergang verstanden und wie dieser
Übergang im Rahmen von elektrostatischen, hydrodynamischen und
Dispersionswechselwirkungen beschrieben werden kann.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG:
Innovationskolleg "Phänomene an den Miniatuisierungsgrenzen",
Teilprojekt N)
Ferroelektrische flüssigkristalline Elastomere als photostrukturierbare
Mikrostellelemente
Ferroelectric liquid elastomers as tailored micro-actuators
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Walter Lehmann, Dipl.-Phys. Holger Skupin
Ferroelektrische flüssigkristalline Elastomere (FLCE) stellen
eine Materialklasse mit einem einzigartigen Eigenschaftsprofil dar.
Sie sind ferroelektrisch (und damit piezoelektrisch), sie sind gummielastisch
(mit gezielt einstellbaren viskoelastischen Eigenschaften), sie lasen
sich makroskopisch (planar oder homöotrop) orientieren und als
freitragende Schichten von mikroskopischer (nm) bis makroskopischer
(100µm) Dicke herstellen. Mit dem vorliegenden Antrag sollen
die begonnenen Arbeiten zum direkten und inversen piezoelektrischen
Effekt und die 2D-FTIR-Untersuchungen zur Struktur und Mobilität
von FLCE als Antwort auf äussere elektrische und mechanische
Felder weitergeführt und abgeschlossen werden. Darüberhinaus
ist geplant, mittels Rasterkraftmikroskopie die Oberflächentopographie
von FLCE unterschiedlicher molekularer Architektur zu studieren. Die
geplanten Untersuchungen stellen eine notwendige Voraussetzung dar
zur Beurteilung des Anwendungspotentials von FLCE, insbesondere in
der Mikrosystemtechnik.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG:
Innovationskolleg "Phänomene an den Miniatuisierungsgrenzen",
Teilprojekt F)
Oberflächenkraftapparaturuntersuchungen zur hydrophoben Wechselwirkung
Studies of the hydrophobic interaction by means of a surface force
apparatus
Prof. Dr. Friedrich Kremer ( kremer@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Jörg Hauwede
Es soll die Hypothese überprüft werden, daß die hydrophobe
Wechselwirkung, d.h. die langreichweitige attraktive Wechselwirkung
zwischen zwei hydrophoben Oberflächen in Wasser, nicht von molekularen
Kräften herrührt, sondern durch koaleszierende Gasblasen
verursacht wird. Mittels verschiedener Präparationstechniken
- z.B. Benetzung der Oberfläche mit entgastem Wasser oder unter
Vakuum - soll die Herkunft dieser Gasblasen aus der Luft oder aus
in Wasser gelöstem Gas, geklärt werden. Die Gasblasen sollen
mit Rasterkraftmikroskopie nachgewiesen und charakterisiert werden.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Die Struktur dünner Blockcopolymerfilme
The structure of thin block copolymer films
PhD Christine M. Papadakis ( christine.papadakis@physik.uni-leipzig.de
), Peter Busch, Prof. Dr. Friedrich Kremer, Prof. Dr. Dorthe Posselt
(Universität Roskilde, Dänemark), Dr. Detlef Smilgies (European
Synchrotron Radiation Facility, Grenoble / Frankreich)
Wir untersuchen die Struktur dünner Filme aus symmetrischen
Polystyrol-Poly-butadien-Diblockcopolymeren, die Lamellen bilden.
Mit Rasterkraftmikroskopie haben wir an aufgeschleuderten Filmen eine
charakteristische Molmassenabhängigkeit gefunden: Für niedrige
Molmassen sind die Filmoberflächen glatt und homogen, für
mittlere Molmassen beobachten wir lamellare Domänen in einer
homogenen Matrix und für hohe Molmassen eine lamellare Textur.
Mit Hilfe von Reflektometrie und Röntgenkleinwinkelstreuung unter
streifendem Einfall wurde die innere Struktur der Filme untersucht
und gefunden, daß die lamellaren Grenzflächen in Filmen
niedriger Molmasse parallel zum Substrat liegen, für hohe Molmassen
aber senkrecht stehen. Filme mittlerer Molmasse bestehen aus einer
Matrix aus parallelen Lamellen, in die Domänen aus senkrechten
und geneigten Lamellen eingebettet sind.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (EU:
EC-TMR-Access to Large Scale Facilities)
Phasenverhalten binärer Mischungen chemisch verschiedener,
symmetrischer Diblockcopolymere
Phase behavior of binary mixtures of chemically distinct, symmetric
diblock copolymers
PhD Christine M. Papadakis ( Christine.Papadakis@physik.uni-leipzig.de
), Peter Busch, Prof. Dr. Dorthe Posselt (Universität Roskilde,
Dänemark), Dr. Roland Weidisch (University of Massachussetts,
Amherst, USA), Prof. Dr. Kell Mortensen (Risø National Laboratory,
Roskilde / Dänemark).
Mischungen chemisch verschiedener Diblockcopolymere A-B/A-C sind
eine Alternative zu (schwierig zu synthetisierenden) Triblockcopolymeren
A-B-C. Wir haben mit Neutronenkleinwinkelstreuung Mischungen von symmetrischen
Polystyrol-Polybutadien (PS-PB)-Diblockcopolymeren und Polystyrol-Poly(n-butylmeth-acrylat)
(PS-PBMA)-Diblockcopolymeren untersucht. PS-PB zeigt das klassische
éupper critical order transitionæ (UCOT) Verhalten, d.h. bei niedrigen
Temperaturen bildet sich eine lamellare und bei hohen Temperaturen
eine ungeordnete Phase, wohingegen PS-PBMA das entgegengesetzte Verhalten
zeigt (élower critical order transitionæ, LCOT). In temperaturabhängigen
Experimenten an Mischungen verschiedener Zusammensetzung haben wir
gefunden, daß sich bei einem PS-PB-Volumenanteil von 75 % eine
nicht-lamellare Phase bildet.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (EU:
Access to Large Installations Program).
Molekulare Dynamik in Diblockcopolymerschmelzen in verschiedenen
geordneten Morphologien
Molecular dynamics in diblock copolymer melts in different ordered
morphologies
PhD Christine M. Papadakis ( Christine.Papadakis@physik.uni-leipzig.de
), Dr. Frank Rittig, Prof. Dr. Jörg Kärger, Petr Stepánek
(Institute of Macromolecular Chemistry, Prag), Dr. Kristoffer Almdal
(Risø National Laboratory, Roskilde / Dänemark)
Die Dimensionalität der Morphologie in Diblockcopolymerschmelzen
hat einen großen Einfluss auf die molekulare Dynamik. Durch
Kombination von Neutronenkleinwinkelstreuung, dynamischer Lichtstreuung
und gepulster Feldgradienten-NMR an Proben verschiedener Morphologie
(in der ungeordneten Phase, der bikontinuierlichen Gyroidstruktur,
der lamellaren, der hexagonal zylindrischen und der kubisch mizellaren
Struktur) konnte dieser Zusammenhang zwischen Struktur und Dynamik
ermittelt werden. Die Existenz der selbstordnenden Grenzflächen
und die thermodynamische Abstoßung zwischen den beiden Blöcken
sind bestimmend für die Selbstdiffusion der Blockcopolymere durch
die Schmelze als auch für die kollektive Dynamik (z.B. Undulationen,
Umlagerung von Mizellen).
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (Sonderforschungsbereich
294, Teilprojekt F...)
Polymerdiffusion in einer ternären Mischung aus Homo- und Diblockcopolymeren
Polymer diffusion in a ternary blend of homo- and diblock copolymers
PhD Christine M. Papadakis ( Christine.Papadakis@physik.uni-leipzig.de
), Stefan Gröger, Dr. Frank Stallmach, Prof. Dr. Jörg Kärger,
Dr. Frank Rittig (Air Products and Chemicals, Allentown / USA), Dr.
Petr Stepánek (Institute of Macromolecular Chemistry, Prag),
Dr. Kristoffer Almdal (Risø National Laboratory, Roskilde /
Dänemark)
Eine wichtige Anwendung von Diblockcopolymeren ist die Stabilisierung
unverträglicher Polymermischungen. Dabei spielt die Diffusivität
der Blockcopolymere eine wichtige Rolle. Wir haben mit gepulster Feldgradienten
(PFG) NMR die Diffusionsprozesse in einer ternären Mischung aus
Polyethylethylen- (PEE) und Polydimethylsiloxan- (PDMS) Homopolymeren
und PEE-PDMS-Diblockcopolymeren in der bikontinuierlichen Mikroemulsionsphase
untersucht und die Ergebnisse mit den Diffusivitäten der reinen
Homo- und Diblockcopolymere als auch mit der kollektiven Dynamik,
wie sie mit dynamischer Lichtstreuung gemessen wurde, verglichen.
Wir beobachten die Diffusion der mobileren PDMS-Homopolymere durch
die PDMS- und PEE-Domänen. Außerdem können wir Aussagen
über den Einfluß der bikontinuierlichen Struktur und der
(niedermolekularen) Homopolymere auf die Diffusion der Blockcopolymere
treffen.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (Sonderforschungsbereich
294, Teilprojekt F)
Rayleigh-Benard-Konvektion in freitragenden smektischen Flüssigkristallfilmen
Rayleigh-Benard convection in free standing smectic liquid crystalline
films
PD Dr. Ralf Stannarius ( stanni@anna.exphysik.uni-leipzig.de
), Dr. S. S. Roy
Smektische freitragende Filme sind strukturierte und hochgeordnete
ultradünne Membranen mit innerer Schichtstruktur. Im Projekt
werden thermisch getriebene Konvektionsstrukturen untersucht. Die
Besonderheit der Systeme ist, dass die Rayleigh-Benard-Konvektionsstrukturen
quasi in zweidimensionaler Geometrie beobachtet werden, die Konvektion
findet ausschließlich innerhalb der smektischen Schichten statt.
Neben der experimentellen Charakterisierung der Konvektionsmuster
werden Berechnungen verschiedener Modelle des Wärmetransportes
in dünnen freitragenden Filmen durchgeführt.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Elektrohydrodynamische Konvektion in smektischen Flüssigkristallen
Electrohydrodynamic convection in smectic liquid crystals
PD Dr. Ralf Stannarius ( stanni@anna.exphysik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Christian Langer
Wir untersuchen das ferroelektrische Schalten in freitragenden smektischen
Flüssigkristallfilmen mit Hilfe von Polarisationsmikroskopie
und Leitfähigkeitsmessungen. Dabei beobachtet man die Wanderung
lokalisierter Domänenwände in den Filmen, die durch nichtlineare
Bewegungsgleichungen beschrieben werden. Es werden Modelle entwickelt,
die die geometrischen Eigenschaften und die Dynamik dieser Wände
aus den elektrischen und hydrodynamischen Eigenschaften ableiten.
Weiterhin wurden elektrohydrodynamische Konvektionsstrukturen in ferroelektrischen
smektischen Filmen untersucht. Im Projekt wurden erstmals solche Strukturen
auf der Basis eines anisotropen Leitfähigkeitsmechanismus nachgewiesen.
Neuere Experimente sind der elektro-optischen Charakterisierung von
chiralen Phasen gewidmet, die aus chiralen Molekülen gebildet
werden. Diese Systeme können ebenfalls ferroelektrische Eigenschaften
aufweisen und bilden auf Grund ihrer geschichteten Struktur freitragende
Filme.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Struktur und Dynamik dünner smektischer Flüssigkristallfilme
Structure and dynamics od smectic liquid crystal films
PD Dr. Ralf Stannarius ( stanni@anna.exphysik.uni-leipzig.de
), Dr. Tianjun Li, Dipl.-Phys. Heidrun Schüring
Im Projekt werden Grenzflächenspannungen von freitragenden smektischen
Flüssigkristallfilmen mit Hilfe von mechanischen und optischen
Methoden untersucht. Von besonderem Interesse ist die Untersuchung
von geordneten Oberflächenschichten auf smektischen Filmen sowie
von Oberflächen-Phasenübergängen. In einem weiteren
Teil des Projektes werden flüssigkristalline Elastomere untersucht.
Aus photovernetzbaren freitragenden smektischen Polymerfilmen, die
durch UV-Bestrahlung vernetzt werden, kann man solche geordneten flüssigkristallinen
Elastomere herstellen und danach deren elastische Eigenschaften untersuchen.
Wir erhalten daraus elastische Module dieser neuen und wegen ihrer
außergewöhnlichen Eigenschaften für verschiedene Anwendungen
vielversprechenden Materialien.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (Sonderforschungsbereich
294, Teilprojekt F4)
Flüssigkristalle in einschränkenden Geometrien
Liquid crystals in confining geometries
PD Dr. Ralf Stannarius ( stanni@anna.exphysik.uni-leipzig.de
), Dr. Kristoffer Alm-dal (Risø National Laboratory, Roskilde
/ Dänemark), Prof. Dr. Friedrich Kremer, Dipl.-Phys. S. Naumenko,
Dr. S. Rozanski
Den Gegenstand der Untersuchungen bilden Flüssigkristalle, insbesondere
smektische Phasen, in einschränkenden Geometrien. Wir untersuchen
vor allem die molekularen und kollektiven dynamischen Eigenschaften
ferroelektrischer Phasen unter dem Einfluß geometrischer Restriktionen.
Die experimentelle Basis bilden breitbandige dielektrische Spektroskopie,
DSC und Röntgenstreuung. Es konnte gezeigt werden, daß
eingefrorene Orientierungsunordnung, wie sie zum Beispiel durch Adsorption
von chiralen Smektogenen in porösen Materialien mit ungeordneter
Porenstruktur realisiert werden kann, die ferroelektrischen Eigenschaften
zerstört.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (Sonderforschungsbereich
294, Teilprojekt G9)
Statistische Charakterisierung stochastisch getriebener Elektrokonvektion
in nematischen Flüssigkristallen
Statistical characterization of stochastically driven electroconvection
in nematic liquid crystals
Prof. Dr. Ulrich Behn ( ulrich.behn@itp.uni-leipzig.de
), PD Dr. R. Stannarius ( stanni@anna.exphysik.uni-leipzig.de
), Dr. Kristoffer Almdal (Risø National Laboratory, Roskilde
/ Dänemark), Dipl.-Phys. Thomas John
In der stochastisch getriebene Elektokonvektion beobachtet man ein
Phänomen, das als On-Off-Intermittenz bezeichnet wird. Der Übergang
von einem unstrukturierten Zustand in den Zustand der geordneten Konvektionsrollen
findet nicht wie bei deterministisch getriebener Konvektion über
eine Bifurkation statt, sondern über statistisch verteilte Ausbrüche
der Konvektionsmuster aus dem Grundzustand. Wir benutzen das untersuchte
System als Modell für die experimentelle Bestätigung der
theoretisch vorausgesagten allgemeingültigen Skalengesetze.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Untersuchungen zur Dynamik und Konformation gewinkelter Moleküle:
Synthese, Phasenverhalten, NMR-Untersuchungen und dielektrische Messungen.
Investigation of dynamics and conformation of bend-shaped molecules:
synthesis, phases, NMR- and dielectric measurements
Prof. Dr. Siegbert Grande ( grande@physik.uni-leipzig.de
)
Im Rahmen des gemeinsamen Projektes werden von Prof. Dr. W. Weißflog
am Institut für Physikalische Chemie der Universität Halle
neuartige gekrümmte Moleküle mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln
synthetisiert. Der Knickwinkel bestimmt die entstehenden flüssigkristallinen
Phasen, die durch Röntgenuntersuchungen noch genauer charekterisiert
werden. Mit den NMR-Untersuchungen in Leipzig soll der Zusammenhang
zwischen den ausgebildeten Phasen und der Konformation der Moleküle
aufgedeckt werden. Durch gezielte Fluorierung erhöht sich die
Aussagefähigkeit der NMR und es können gezielt Wechselwirkungsparameter
modifiziert werden.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Physik der Biomembranen
Biomembrane physics
Wechselwirkung von Biosurfactanten mit Phospholipid-Oberflächenmonoschichten
Biosurfactant interaction with phospholipid surface monolayers
Prof. Dr. Mathias Lösche ( loesche@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Markus Weygand, Dipl.-Phys. Peter Krüger
Die Wechselwirkungen verschiedener Biosurfactant-Systeme mit lipidfunktionalisierten
Grenzflächen werden im Hinblick auf deren Wirkungsmechanismen
auf Biomembranen untersucht. Im Mittelpunkt stehen zwei unterschiedliche
Systeme, Lungensurfactant (molekulare Oberflächenschichten aus
Lipid und hydrophoben Surfactant-Peptiden) und Lipopolysaccharide
(LPS), die bei der Atmung bzw. als Endotoxine bei bakteriellen Infektionen
(septischer Schock) herausragende Rollen spielen. Der Einfluss der
Surfactanten auf Membranstrukturen wird mittels Streutechniken, IR-Spektroskopie
und optischer Mikroskopie aufgeklärt und es wird versucht, hieraus
Hypothesen ƒber die Wirkungsmechanismen aufzustellen.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG:
Sonderforschungsbereich 294, Teilprojekt ...)
Molekulare Polymer-Grenzflächenschichten
Molecular polymer interface films
Prof. Dr. Mathias Lösche ( loesche@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Chem. Angelika Wurlitzer
Molekulare Polyelektrolyt-Grenzflächenschichten sind interessante
Systeme für die Funktionalisierung von Oberflächen mit molekular
wohldefinierten Strukturen. Die Wechselwirkungen zwischen den Konstituenten
dieser Systeme (anorganisches Substrat, Polyelektrolyt-Moleküle,
Gegenionen, Wasser), die den Aufbau der molekularen Überstruktur
bestimmen, und die Dynamik der Polymere in ihrer eingeschränkten
Geometrie werden im Projekt untersucht. In einem zweiten Projekt-Schwerpunkt
werden monomolekulare Filme von Lipopolymeren bezüglich ihrer
molekulare Konformation in Abhängigkeit von der Moleküldichte
an der Grenzfläche mittels grenzflächensensitiver Streumethoden
charakterisiert.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG:
Sonderforschungsbereich 294, Teilprojekt ...)
Tripelpunktbenetzung in dipolaren Langmuirfilmen
Triple point wetting in dipolar Langmuir films
Prof. Dr. Mathias Lösche ( loesche@physik.uni-leipzig.de
), Dr. Thomas M. Fischer (MPI Kolloid- und Grenzflächenforschung,
Golm), Dipl.-Phys. Paul Steffen
Das Benetzungsverhalten einfacher Amphiphile im Dreiphasenkoexistenzgebiet
(gas / isotrop fluide / anisotrop fluide) wird mittels Fluoreszenzmikroskopie,
Manipulation von Phasenstrukturen mittels optischer Pinzetten, Röntgenstreuung
unter streifendem Einfall (GIXD) und IR-Spektroskopie untersucht.
Ziel ist der Nachweis, dass zumindest eine der beteiligten Phasen
grenzlinienstabilisiert ist. Die Oberflächenpotentiale, die Linienspannungen
zwischen den Phasen und die Cut-off-Länge der dipolaren Wechselwirkung
soll bestimmt werden um herauszufinden, welcher dieser Parameter die
Eigenschaften des EntnetzungsÜbergang isotrop flüssiger
Tropfen an der Grenzlinie anisotrope Flüssigkeit/Gas dominiert.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG:
Schwerpunktprogramm Benetzung)
Wechselwirkung von Pharmazeutika mit Phospholipid-Monoschichten
Interaction of pharmaceutical drugs with phospholipid monolayers
Prof. Dr. Mathias Lösche ( loesche@physik.uni-leipzig.de
), Prof. Dr. Oswaldo N. Oliveira, Jr., Prof. Dr. Marcel Tabak ( beide
University of Sao Paolo / Brasilien)
Ziel des Projektes sind die Klärung des Wechselwirkungs-Mechanismus
zwischen dem Piperinopyrimidin Dipyridamol (DIP) sowie den Phenothiazinen
Chlorpromazine (CPZ) und Trifluoroperazin (TFP) und Modellmembranen
mit Hilfe grenzflächensensitiver Spektroskopie- und Streumethoden.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DAAD
und Probral / Brasilien)
Festkörpergestützte Lipidmembranen
Solid supported lipid membranes
Prof. Dr. Herbert Schmiedel ( schmiede@rz.uni-leipzig.de
), Dr. Peter Jörchel
Ziel des Projektes ist die Gewinnung neuer Erkenntnisse zur Bindungsaffinität
von biologisch relevanten Molekülen (Surfaktanten) an festkörperunterstützte
Lipidmembranen. Die Struktur verschiedener Lipid/Tensid-Membranen
auf Polymer- bzw. Siliziumsubstraten im Vergleich zu der freier Membranen
wird mit SANS untersucht. Der thermodynamische Zustand der Membranen
bei Adsorption (Einbau) von Zielmolekülen wird mit Kalorimetrie
untersucht.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (BMBF)
Polymerphysik
Polymer Physics
Studium schneller Orientierungsprozesse in äußeren Feldern
mit NMR-Methoden
NMR investigations of fast reorientational processes in external
fields
Prof. Dr. Dieter Geschke ( geschke@physik.uni-leipzig.de
), Dr. Peter Holstein, Dipl.-Phys. Michael Bender
Elektrische Schaltexperimente im Inneren eines NMR-Probenkopfes wurden
so synchronisiert, dass verschiedene statische und dynamische Direktororientierungen
nematischer Flüssigkristalle zeitaufgelöst untersucht werden
konnten. Dabei gelang in einigen Fällen der Nachweis des Übergangs
einer homogenen zu einer inhomogenen Orientierung bei höheren
Startwinkeln im Reorientierungsexperiment. Eine Fixierung des Direktors
im magischen Winkel durch ein elektrisches Feld entsprechender Größe
führte zu einer deutlichen Linienverschmälerung und ermöglichte
die Messung des Selbstdiffusionskoeffizienten in Nematen mit Hilfe
der PFG-NMR. An partiell fluo-rierten Systemen konnte anhand der verschiedenen
19F-Linien die Orientierungs-dynamik positionsspezifisch
verfolgt werden.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Beziehung zwischen Adsorption, Verträglichkeit und Diffusion
in Polymermi-schungen aus H-Brücken ausbildenden Komplexen von
Diol-Oligomeren mit komplementären Polymeren (Hydrogele)
Relation between adsorption, compatibility and diffusion in polymer
mixtures from hydrogen bonded complexes of diole oligomers with complementary
polymers (hydrogels)
Prof. Dr. Dieter Geschke ( geschke@physik.uni-leipzig.de
), Dr. Frank Rittig, Dr. habil. Ruben Vartapetian (Institut für
Physikalische Chemie, Russische Akademie der Wissenschaften, Moskau)
Untersucht wurde der Zusammenhang zwischen Zusammensetzung, Transport-
und Sorptionsverhalten, Strukturbildung und Adhäsionseigenschaften
der Hydrogele, die Anwendung in der transdermalen Verabreichungn von
Pharmaka finden können. In Leipzig erfolgten ausführliche
Messungen zum Selbstdiffusionsverhalten von Polyethylenglykol (PEG)
und anderen Diolen sowie Wasser in Polymermischungen mit Polyvinylpyrrolidone
(PVP) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Temperatur,
und in Moskau galt das Interesse den Wasser-Sorptionsisothermen, der
Interdiffusion und den mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften
der Systeme. Die Komplexbildung von PEG mit PVP wird durch geringe
Mengen Wasser beschleunigt. Größere Wassergehalte führen
zur Dissoziation und Lösung der Komplexe. Aus dem Vergleich der
Selbstdiffusionskoeffizienten mit den Interdiffusionskoeffizienten
läßt sich mit einer (leicht) modifizierten Darkengleichung
ein negativer Wechselwirkungsparameter abschätzen, der auf überwiegend
anziehende Kräfte zwischen PEG und PVP Molekülen hinweist
und die Mischbarkeit erklärt.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (DFG)
Anwendung von wässrigen Polyanilindispersionen
Application of aqueous Polyaniline dispersions
PD Dr. Martin Helmstedt ( helmstedt@physik.uni-leipzig.de
), Dipl.-Phys. Andrea Riede
Polyanilin zeichnet sich durch elektrische Leitfähigkeit und
Paramagnetismus aus und ist deshalb von technischem Interesse. Die
im Projekt untersuchten wäßrigen Dispersionen enthalten
Partikel im Submikrometerbereich und ermöglichen zahlreiche Anwendungen
des ansonsten in den üblichen Lösungsmitteln unlöslichen
Polyanilins, wie die Ableitung elektrischer Ladungen, leitfähige
Überzüge und Anstriche. Aus den Dispersionen können
auf einfache Weise leitfähige Polymerfilme hergestellt werden,
die zum Beispiel für elektronische Bauelemente und Schaltkreise
oder im Korrosionsschutz eingesetzt werden.
Weiterführung: ja
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (AiF)
Multimediaprojekt Physikalisches Praktikum
Multimedia Project Physics Laboratory
Prof. Dr. Dieter Geschke ( geschke@physik.uni-leipzig.de
), Dr. Wolfgang Schenk, Dr. Klaus-Peter Schneider
Entwickelt wurde ein interaktives multimediales Lernsystem auf der
Basis des Lehrbuches "Physikalisches Praktikum", Hrsg. D. Geschke,
das Texte, Lernpro-gramme und Multimediadaten miteinander verknüpft.
In den Text integriert wurden interaktive Lernmodule, die kontextsensitiv
aktiviert werden können. Damit lassen sich Grundlagen vermitteln,
Einzelheiten vertiefen und Übungen durchführen. Die Versuche
des Praktikums werden durch Integration von Multimediadaten (z.B.
Simulation, Animation) in der Printversion nicht verfügbare Zusatzmaterialien
(z.B. tabellarische Übersichten) und zusätzliche Nutzungs-
und Erschließungsformen wier Hypertextstrukturen und Retrievalfunktionalität
inhaltlich erweitert. Das Projekt wurde in Kooperation mit dem Institut
für Informatik der Universität Leipzig, Der B.G. Teubner
Verlagsgesellschaft Leipzig und dem Oldenburger Forschungs-und Entwicklungsinstitut
für Informatikwerkzeuge und -systeme durchgeführt.
Weiterführung: nein
Finanzierung: Haushaltfinanzierte Forschung und Drittmittel (BMBF)
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