TY  - THES
A1  - Ide, Andreas Hans Peter
T1  - Self-Structuring of functionalized micro- and mesoporous organosilicas using boron-silane-precursors
T1  - Selbststrukturierung von funktionalisierten mikro- und mesoporösen Organsilica durch Bor-Silan-Precusoren
N2  - The structuring of porous silica materials at the nanometer scale and their surface functionalization are important issues of current materials research. Many innovations in chromatography, catalysis and electronic devices benefit from this knowledge. The work at hand is dedicated to the targeted design of functional organosilica materials. In this context a new precursor concept based on boron-silanes is presented. These precursors combine the properties of a structure directing group and a silica source by covalent borane linkage. Formation of the precursor is easily realized by a sequential two-step hydroboration, firstly on bis(triethoxysilyl)ethene, and secondly on an unsaturated structure directing moiety such as alkenes or polymers. The so prepared precursors self-organize when hydrolysis of their inorganic moiety takes place via an aggregation of their organic side chains into hydrophobic domains. In this way, the additional use of a surfactant as a template is not necessary. Chemical cleavage of these moieties (e.g. by ammonolysis or oxidative saponification) yields an organosilica where all functionalities are exclusively located at the pore wall and therefore accessible. The accessibility of the functionalities is a vital point for applications and is not necessarily granted for common silica functionalization approaches. Further advantages of the boron-silane concept are the possibility to introduce a variety of surface functionalities by heterolytic cleavage of the boron linker and the control of the pore morphology. For that purpose the covalent linkage of different alkyl groups and polymers was studied. Another aspect is the access to chiral boron silane precursors yielding functionalized mesoporous organosilica with chiral functionalities exclusively located at the pore walls after condensation and removal of the structure directing moiety. These materials possess great potential for applications documented by preliminary investigations on chiral resolution of a racemic mixture by HPLC and asymmetric catalysis. In the course of this work valuable insights into the targeted structuring and surface functionalization of organosilicas were gained. A promising outlook for further investigations is the extension of this concept by altering the structure directing moieties of the precursor. That way the morphology of the final organosilica might be controlled by for example mesogens. Furthermore, the use of the boron linker enables the introduction of multiple functionalities into organosilicas, making the obtained material unique in its performance.
N2  - Die Nanostrukturierung von funktionalisierten porösen Materialien auf Silikatbasis steht im Brennpunkt der aktuellen Forschung. Anwendungen wie Chromatographie, Katalyse oder die Herstellung elektronischer Bauteile profitieren von den Erkenntnissen, die auf diesem Gebiet gewonnen werden. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur gezielten Herstellung dieser Funktions-materialien leisten. Hierfür wurde ein neues Precursor-Konzept auf der Basis von Borsilanen vorgestellt. Diese Precursoren werden über eine sequentielle zweistufige Hydroborierung an Bis(triethoxysilyl)ethene und ein Alken oder ein ungesättigtes Polymer erhalten. Über den zweiten Schritt wird hierbei die so genannte strukturgebende Gruppe eingeführt und damit das Template kovalent gebunden. Dadurch entfällt im Vergleich zum bekannten Nanocasting-Mechanismus zum einen die Verwendung des herkömmlichen Templates für die Bildung der Porenstruktur und zusätzlich führt die Mikrophasenseparation während der Kondensation zu einer Anordnung der strukturgebenden Gruppen des Precursors an der Silikatphasengrenze. Nach der chemischen Abspaltung dieser Gruppen, die gleichzeitig zur Einführung funktioneller Gruppen führt, werden somit hochporöse Organosilikate erhalten, in denen sich die funktionellen Gruppen ausschließlich an der Porenoberfläche befinden. Ein Vorteil der Verwendung der Hydroborieung wird in der Vielfalt der funktionellen Gruppen deutlich, die eingeführt werden können. Die Zugänglichkeit der funktionellen Gruppen ist entscheidend für potentielle Anwendungen und bei herkömmlichen Organosilikaten nicht zwangsläufig gegeben. Ein herausragender Aspekt dieses Konzepts besteht in der Möglichkeit, sehr einfach chirale Precursoren und damit Organosilikate mit hoch funktionalisierten, chiralen Oberflächen herzustellen. Es konnte gezeigt werden, dass sich diese Materialien sowohl für die chromatographische Trennung von Racematen mittels HPLC als auch für die asymmetrische Katalyse eignen. Durch die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse konnten wertvolle Erkenntnisse zur Ober-flächenfunktionalisierung und Strukturierung von mesoporösen Silikaten gewonnen werden. Die Möglichkeit, das vorgestellte Konzept auf andere strukturgebende Gruppen wie zum Beispiel Mesogene zu übertragen und damit die Porenmorphologie gezielt zu steuern, eröffnet viele weitere interessante Materialeigenschaften.
KW  - Organosilica
KW  - Amin
KW  - porös
KW  - Templat
KW  - funktionalisiert
KW  - organosilica
KW  - amine
KW  - porous
KW  - template
KW  - functionalized
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-23717
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bahrke, Sven
T1  - Mass spectrometric analysis of chitooligosaccharides and their interaction with proteins
T1  - Massenspektrometrische Analyse von Chitooligosacchariden und ihre Wechselwirkungen mit Proteinen
N2  - Chitooligosaccharides are composed of glycosamin and N-acetylglycisamin residues. Gel permeations chromatography is employed for the separation of oligomers, cation exchange chromatography is used for the separation of homologes and isomers. Trideuterioacetylation of the chitooligosaccharides followed by MALDI-TOF mass spectrometry allowes for the quantitation of mixtures of homologes. vMALDI LTQ multiple-stage MS is employed for quantitative sequencing of complex mixtures of heterochitooligosaccharides. Pure homologes and isomers are applied to biological assays. Chitooligosaccahrides form high-affinity non-covalent complexes with HC gp-39 (human cartilage glycoprotein of 39 kDa). The affinity of the chitooligosaccharides depends on DP, FA and the sequence of glycosamin and N-acetylglycosamin moieties. (+)nanoESI Q TOF MS/MS is used for identification of a high-affinity binding chitooligosaccharide of a non-covalent chitinase B - chitooligosaccharide complex. DADAA is identified as the heterochitoisomer binding with highest affinity and biostability to HC gp-39. Fluorescence based enzyme assays confirm the results.
N2  - Chitooligosaccharide sind aus Glycosamin und N-Acetylglycosamun aufgebaut. Gelpermeationschromatographie wird für die Trennung von Oligomeren verwendet, die Kationenaustauschchromatographie wird zur Trennung von homologen- und Isomerengemischen angewendet. Trideuterioacetylierung der Chitooligosaccharide gefolgt von einer Analyse mittels MALDI-TOF MS erlaubt die quantitative Analyse von Homologengemischen. vMALDI LTQ multiple-stage MS wird angewendet zur Sequenzanalyse und Quantifizierung komplexer Gemische von Heterochitooligosacchariden. Reine Homologe und Isomere werden für biologische Assays verwendet. Dabei zeigt sich, dass Chitooligosaccharide mit HC gp-39 hochaffine Komplexe bilden. Die Affinität der Chitooligosaccharide hängt vom DP, FA und der Sequenz der Chitooligosaccharide ab. (+)nanoESI Q TOF MS/MS wird erfolgreich angewendet zur Identifizierung eines Chitooligosaccharides, das mit hoher Affinität an Chitinase B (Serratia marcescens) bindet. DADAA wurde als die Sequenz des Isomers identifiziert, das mit höchster Affinität und Biostabilität an aktive Chitinase B bindet. Fluoreszenz basierte Enzymassays konnten dieses Ergebnis bestätigen.
KW  - Chitooligosaccharide
KW  - HPLC
KW  - Massenspektrometrie
KW  - Chitolektine
KW  - Chitinase
KW  - Chitooligosaccharides
KW  - HPLC
KW  - Mass Spectrometry
KW  - Chitolectins
KW  - Chitinase
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-20179
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gebauer, Denis
T1  - A novel view on the early stage of crystallization
T1  - Ein Neuartiges Bild der frühen Kristallisationsphase
N2  - This thesis provides a novel view on the early stage of crystallization utilizing calcium carbonate as a model system. Calcium carbonate is of great economical, scientific and ecological importance, because it is a major part of water hardness, the most abundant Biomineral and forms huge amounts of geological sediments thus binding large amounts of carbon dioxide. The primary experiments base on the evolution of supersaturation via slow addition of dilute calcium chloride solution into dilute carbonate buffer. The time-dependent measurement of the Ca2+ potential and concurrent pH = constant titration facilitate the calculation of the amount of calcium and carbonate ions bound in pre-nucleation stage clusters, which have never been detected experimentally so far, and in the new phase after nucleation, respectively. Analytical Ultracentrifugation independently proves the existence of pre-nucleation stage clusters, and shows that the clusters forming at pH = 9.00 have a proximately time-averaged size of altogether 70 calcium and carbonate ions. Both experiments show that pre-nucleation stage cluster formation can be described by means of equilibrium thermodynamics. Effectively, the cluster formation equilibrium is physico-chemically characterized by means of a multiple-binding equilibrium of calcium ions to a ‘lattice’ of carbonate ions. The evaluation gives GIBBS standard energy for the formation of calcium/carbonate ion pairs in clusters, which exhibits a maximal value of approximately 17.2 kJ mol^-1 at pH = 9.75 and relates to a minimal binding strength in clusters at this pH-value. Nucleated calcium carbonate particles are amorphous at first and subsequently become crystalline. At high binding strength in clusters, only calcite (the thermodynamically stable polymorph) is finally obtained, while with decreasing binding strength in clusters, vaterite (the thermodynamically least stable polymorph) and presumably aragonite (the thermodynamically intermediate stable polymorph) are obtained additionally. Concurrently, two different solubility products of nucleated amorphous calcium carbonate (ACC) are detected at low binding strength and high binding strength in clusters (ACC I 3.1EE-8 M^2, ACC II 3.8EE-8 M^2), respectively, indicating the precipitation of at least two different ACC species, while the clusters provide the precursor species of ACC. It is proximate that ACC I may relate to calcitic ACC –i.e. ACC exhibiting short range order similar to the long range order of calcite and that ACC II may relate to vateritic ACC, which will subsequently transform into the particular crystalline polymorph as discussed in the literature, respectively. Detailed analysis of nucleated particles forming at minimal binding strength in clusters (pH = 9.75) by means of SEM, TEM, WAXS and light microscopy shows that predominantly vaterite with traces of calcite forms. The crystalline particles of early stages are composed of nano-crystallites of approximately 5 to 10 nm size, respectively, which are aligned in high mutual order as in mesocrystals. The analyses of precipitation at pH = 9.75 in presence of additives –polyacrylic acid (pAA) as a model compound for scale inhibitors and peptides exhibiting calcium carbonate binding affinity as model compounds for crystal modifiers- shows that ACC I and ACC II are precipitated in parallel: pAA stabilizes ACC II particles against crystallization leading to their dissolution for the benefit of crystals that form from ACC I and exclusively calcite is finally obtained. Concurrently, the peptide additives analogously inhibit the formation of calcite and exclusively vaterite is finally obtained in case of one of the peptide additives. These findings show that classical nucleation theory is hardly applicable for the nucleation of calcium carbonate. The metastable system is stabilized remarkably due to cluster formation, while clusters forming by means of equilibrium thermodynamics are the nucleation relevant species and not ions. Most likely, the concept of cluster formation is a common phenomenon occurring during the precipitation of hardly soluble compounds as qualitatively shown for calcium oxalate and calcium phosphate. This finding is important for the fundamental understanding of crystallization and nucleation-inhibition and modification by additives with impact on materials of huge scientific and industrial importance as well as for better understanding of the mass transport in crystallization. It can provide a novel basis for simulation and modelling approaches. New mechanisms of scale formation in Bio- and Geomineralization and also in scale inhibition on the basis of the newly reported reaction channel need to be considered.
N2  - Die vorliegende Arbeit zeichnet ein neuartiges Bild der frühen Kristallisationsphase von Calciumcarbonat. Calciumcarbonat hat als Hauptbestandteil der Wasserhärte und als weit verbreitetes Biomineral und Geomineral, das als Sediment in den Ozeanen große Mengen Kohlendioxid bindet, große Bedeutung. Die grundlegenden Experimente basieren auf der sehr langsamen Einstellung von Übersättigung, die durch langsame Zugabe verdünnter Calciumlösung in verdünnten Carbonatpuffer erreicht wird. Zeitabhängige Messung des Ca2+ Potentials bei gleichzeitiger pH = konstant Titration zeigt, dass zeitgemittelt vor der Nukleation gleiche Stoffmengen von Calcium- und Carbonat Ionen in Clustern gebunden sind, die bis jetzt noch nicht experimentell nachgewiesen werden konnten. Analytische Ultrazentrifugation belegt unabhängig die Existenz der Cluster, und es zeigt sich, dass sich die bei pH = 9,00 bildenden Cluster zeitgemittelt aus insgesamt etwa 70 Calcium und Carbonat Ionen bestehen. Die Experimente weisen darauf hin, dass sich die Clusterbildung auf der Grundlage von Gleichgewichtsthermodynamik beschreiben lässt. Ein multiples Bindungsgleichgewichtsmodell ermöglicht die Bestimmung der freien Standard Reaktionsenthalpie für die Bildung von Calcium/Carbonat Ionenpaaren in den Clustern, die ein Maß für die Bindungsstärke in Clustern darstellt. Die Bindungsstärke weist ein Minimum bei pH = 9,75 auf, und es zeigt sich, dass außerhalb dieses Minimums amorphes Calciumcarbonat ausfällt, das sich letztendlich in Calcit (das thermodynamisch stabile Calciumcarbonat Polymorph) umwandelt, während im Minimum und in der Nähe des Minimums amorphes Calciumcarbonat ausfällt, das sich letztendlich hauptsächlich in Vaterit (das thermodynamisch am wenigsten stabile Polymorph), Calcit und möglicherweise Spuren von Aragonit (das Polymorph mittlerer Stabilität) umwandelt. Gleichzeitig treten zwei unterschiedliche Löslichkeitsprodukte für das bei hoher und niedriger Bindungsstärke in Clustern ausgefällte, amorphe Calciumcarbonat auf (ACC I 3,1EE-8 M^2, ACC II 3,8EE-8 M^2). Das zeigt, dass die sich vor der Nukleation bildenden Cluster Vorläuferspezies (Precursor) des ausgefällten, amorphen Calciumcarbonats darstellen, wobei ACC I in der Literatur diskutiertem, calcitischem ACC entsprechen und ACC II vateritischem Calcit entsprechen kann. Eine detaillierte SEM, TEM, WAXS und Lichtmikroskopie Untersuchung der bei minimaler Bindungsstärke in Clustern (pH = 9,75) ausgefällten Partikel zeigt, dass sich hauptsächlich Vaterit mit Spuren von Calcit und möglicherweise Aragonit bildet. Die sich früh bildenden, kristallinen Partikel sind jeweils aus nano-Kristalliten von etwa 5 bis 10 nm Größe aufgebaut, die wie in Mesokristallen eine hohe wechselseitige Ordnung aufweisen. Die Untersuchung der frühen Kristallisation in Gegenwart von Additiven wurde ebenfalls bei minimaler Bindungsstärke in Clustern durchgeführt. Als Additive wurden Polyacrylsäure (PAA) als Beispiel für einen Hemmstoff gegen die Bildung von Verkalkungen und drei Peptide, die Bindungsaffinität zu Calciumcarbonat zeigen, als Beispiel für Kristallisations-Modifikatoren untersucht. Die Analyse zeigt, dass ACC I und ACC II parallel ausfallen; pAA stabilisiert ACC II gegenüber Kristallisation und führt dazu, dass es sich zugunsten von Kristallen, die sich aus ACC I bilden, auflöst, wobei letztendlich reines Calcit erhalten wird. Die Peptide hingegen hemmen die Bildung von Calcit in analoger Weise, wobei in einem Fall letztendlich reines Vaterit entsteht. Die Ergebnisse zeigen, dass die klassische Nukleationstheorie auf die Nukleation von Calciumcarbonat kaum anwendbar ist. Das metastabile System wird durch die Clusterbildung deutlich stabilisiert, und nicht Ionen, sondern Cluster sind die relevanten Spezies in der Nukleation. Wahrscheinlich ist das gefundene Konzept der Clusterbildung ein allgemeines Phänomen, das während der Kristallisation aller schwer löslichen Substanzen auftritt, da es auch für Calciumoxalat und Calciumphosphat qualitativ gezeigt werden konnte. Das Ergebnis ist wichtig für das fundamentale Verständnis der Nukleation, von Nukleationshemmung und der Modifikation von Kristallen mit Auswirkungen auf Materialen von großer industrieller und auch wissenschaftlicher Bedeutung. Ferner gibt es einen Hinweis, wie Masse während der Kristallisation –auch in Lebewesen transportiert werden kann und es kann einen neuen Ansatz für Kristallisationssimulationen liefern. Auf der Basis dieses neuartigen Reaktionskanals müssen neue Kristallisations-Mechanismen in Bio- und Geomineralization in Betracht gezogen werden.
KW  - Calciumcarbonat
KW  - Kristallisation
KW  - Nukleation
KW  - Cluster
KW  - Additive
KW  - calcium carbonate
KW  - crystallization
KW  - nucleation
KW  - clusters
KW  - additives
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19818
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fischer, Anna
T1  - "Reactive hard templating" : from carbon nitrides to metal nitrides
T1  - Synthese von Metallnitrid Nanostrukturen durch "Reaktives Hardtemplating"
N2  - Nanostructured inorganic materials are routinely synthesized by the use of templates. Depending on the synthesis conditions of the product material, either “soft” or “hard” templates can be applied. For sol-gel processes, usually “soft” templating techniques are employed, while “hard” templates are used for high temperature synthesis pathways. In classical templating approaches, the template has the unique role of structure directing agent, in the sense that it is not participating to the chemical formation of the resulting material. This work investigates a new templating pathway to nanostructured materials, where the template is also a reagent in the formation of the final material. This concept is described as “reactive templating” and opens a synthetic path toward materials which cannot be synthesised on a nanometre scale by classical templating approaches. Metal nitrides are such kind of materials. They are usually produced by the conversion of metals or metal oxides in ammonia flow at high temperature (T > 1000°C), which make the application of classical templating techniques difficult. Graphitic carbon nitride, g-C3N4, despite its fundamental and theoretical importance, is probably one of the most promising materials to complement carbon in material science and many efforts are put in the synthesis of this material. A simple polyaddition/elimination reaction path at high temperature (T = 550°C) allows the polymerisation of cyanamide toward graphitic carbon nitride solids. By hard templating, using nanostructured silica or aluminium oxide as nanotemplates, a variety of nanostructured graphitic carbon nitrides such as nanorods, nanotubes, meso- and macroporous powders could be obtained by nanocasting or nanocoating. Due to the special semi-conducting properties of the graphitic carbon nitride matrix, the nanostructured graphitic carbon nitrides show unexpected catalytic activity for the activation of benzene in Friedel-Crafts type reactions, making this material an interesting metal free catalyst. Furthermore, due to the chemical composition of g-C3N4 and the fact that it is totally decomposed at temperatures between 600°C and 800°C even under inert atmosphere, g-C3N4 was shown to be a good nitrogen donor for the synthesis of early transition metal nitrides at high temperatures. Thus using the nanostructured carbon nitrides as “reactive templates” or “nanoreactors”, various metal nitride nanostructures, such as nanoparticles and porous frameworks could be obtained at high temperature. In this approach the carbon nitride nanostructure played both the role of the nitrogen source and of the exotemplate, imprinting its size and shape to the resulting metal nitride nanostructure.
N2  - Die Nanostrukturierung anorganischer Materialien, d.h. die Kontrolle ihrer Form und Größe auf der Nanometerebene durch unterschiedliche Herstellungsverfahren, ist ein sich immer noch erweiterndes Forschungsgebiet. Eine solche Nanostrukturierung wird oft über sogenannte Templatierungsverfahren erreicht: Hier werden Formgeber (Template) mit definierter Morphologie und Größe verwendet und deren Struktur in ein neues Material abgebildet. Templatierungsverfahren können, je nach der Beschaffenheit des Templats, zwischen „weich“ und „hart“ unterschieden werden. Die Begriffe beziehen sich dabei vor allem auf die mechanische und thermische Stabilität der Template, d.h. weiche Template sind vornehmlich organischer, harte Template anorganischer Natur. Wo weiche Template in milden chemischen Verfahren eingesetzt werden, werden harte Template zur Herstellung von Materialien bei Hochtemperaturverfahren verwendet (z. B. poröse Kohlenstoffe). Allgemein dienen Template ausschließlich als Strukturgeber und gehen in keiner Weise in Form einer chemischen Reaktion in die Synthese des gewünschten Materials mit ein. Gegenstand dieser Arbeit ist ein neues Templatierungsverfahren: Die „reaktive Templatierung“. Hierbei wird das Templat - neben seiner Funktion als Strukturgeber – auch als Reagenz für die Synthese des Produktes verwendet. Dieser Synthese-Ansatz öffnet damit neue Wege für die Synthese von nanostrukturierten Materialien, die durch klassische Templatierungsansätze schwer zugänglich sind. Hierzu zählen zum Beispiel die Metallnitride. Üblicherweise werden Metallnitride über die Umsetzung von Metallen oder Metalloxiden in einem Ammoniakstrom bei Mindesttemperaturen von 1000°C gewonnen, was die Anwendung klassischer Templatierungsverfahren beinahe unmöglich macht. Darüber hinaus sind konzentrierte Lauge oder Flusssäure, welche zur Entfernung klassischer harter Template benötigt werden auch Aufschlussmittel für Metallnitride. Graphitisches Kohlenstoffnitrid, g-C3N4, ist wohl eines der meistversprechendsten Materialien um Kohlenstoff in der Materialwissenschaft zu ergänzen. Es wurden bereits viele potentielle Syntheseansätze beschrieben. Eine durch Groenewolt M. erstellte Route ist die thermisch induzierte Polykondensation von Cyanamid (NCNH2) bei 550°C. Da g-C3N4 sich zwischen 600°C und 800°C vollständig in NH3 und CxNyH-Gase zersetzt, ist es eine geeignete Festkörper-Stickstoffquelle für die Herstellung von Metalnitriden. Daher boten sich nanostrukturierte graphitische Kohlenstoffnitride als geeignete reaktive Template oder Nanoreaktoren zur Herstellung von nano-strukturierten Metalnitriden an. Die Templatierung der g-C3N4-Matrix wurde über klassische Harttemplatierungsverfahren erreicht. So konnte eine Vielzahl nano-strukturierter g-C3N4 Materialien synthetisiert werden wie zum Beispiel Nanostäbchen, Nanoröhren, mesoporöse oder makroporöse graphitische Kohlenstoffnitride. Diese haben sich interessanterweise, als metalfreie Katalysatoren für die Aktivierung von Benzol in Friedel-Crafts-Acylierung und -Alkylierung erwiesen. Durch die Infiltrierung der nano-strukturierten g-C3N4-Materialien mit diversen Metal-Präkursoren und nachfolgendem Tempern bei 800°C unter Schutzgas, konnten entsprechende nano-strukturierte Metalnitride, als Nanoabdrücke der vorgegebenen Kohlenstoffnitrid Nanostrukturen hergestellt werden. So konnten TiN, VN, GaN, AlGaN und TiVN Nanopartikel synthetisiert werden, macroporöse TiN/Kohlenstoff Komposite sowie TiN Hohlkugeln. Die so hergestellten Materialien erwiesen sich als effektive basische Katalysatoren für Aldol-Kondensations Reaktionen.
KW  - Kohlenstoffnitride
KW  - Metallnitride
KW  - nano
KW  - Templatierung
KW  - Carbonitrides
KW  - metal nitrides
KW  - reactive templating
KW  - confinement
KW  - nano
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19777
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hentschel, Jens
T1  - Synthese und kontrollierte Mikrostrukturbildung funktionaler Peptid-Polymerkonjugate in organischen Lösungsmitteln
T1  - Synthesis and controlled microstructure formation of functional peptide-polymer conjugates in organic media
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde ein Ansatz verfolgt, die besonderen Eigenschaften der Strukturbildung sequenzdefinierter Peptide mit den vielseitigen Materialeigenschaften synthetischer Blockcopolymere zu kombinieren. Dazu wurde ein synthetisches Polymer kovalent mit einer definierten Peptidsequenz verknüpft. Der Peptidblock (die Organisationseinheit) wurde speziell designt, um später die Strukturbildung des Peptid-Polymerkonjugates induzieren und leiten zu können. Als Organisationsmotiv diente hierbei das aus der Natur bekannte β-Faltblatt Strukturmotiv. Das Peptidsegment wurde in einer festphasengebundenen Synthese aufgebaut. Dabei wurden temporäre Stör-Segmente (Switch-Segmente) in die Peptidsequenz integriert. Diese Segmente unterdrücken die Aggregationstendenz während der Synthese und können durch einen pH-abhängigen Schaltvorgang in das natürliche Peptidrückgrat überführt werden. Zusätzlich zu der verbesserten Ausbeute und Reinheit der entsprechenden Peptide war auf diese Weise eine kontrollierte Aktivierung der Mikrostrukturbildung möglich. Mit Hilfe zwei verschiedener Synthesestrategien (Kupplungs- bzw. Polymerisationsstrategie) wurde ein Satz von definierten Peptid-Polymerkonjugaten mit unterschiedlich großen Polymersegmenten synthetisiert. Diese wurden anschließend im Hinblick auf ihre Strukturbildungseigenschaften in organischen Lösungsmitteln untersucht. Durch mikroskopische Verfahren (AFM, TEM), konnte für alle Konjugate, die Bildung faserartiger Aggregate mit Dimensionen im Nano- bis Mikrometerbereich beobachtet werden. Genauere Untersuchungen zeigten, dass die Peptidsegmente in diesen Faserstrukturen ein β-Faltblatt ausbilden. Dies ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Strukturbildung der Konjugate tatsächlich durch den Peptidblock gesteuert und kontrolliert wurde.
N2  - The aim of this work was to combine the particular structuring properties of sequence-defined peptides with the versatile material properties of synthetic block-copolymers. Therefor, synthetic polymers were linked covalently to a defined oligopeptide-sequence using varying synthetic approaches. The oligopeptide was designed to guide and control the microstructure formation of the peptide-polymer conjugate. For this reason a peptide sequence with a high propensity to adopt the β-sheet motif was chosen. Thus, highly attractive, anisometric tape, fibrillar or fibre-like nanostructures can be accessed. However, such peptide-sequences are very difficult to synthesize and handle, as a result of their strong aggregation tendency. Therefore, temporary structure breaking units, so called switch-segments, were integrated into the peptide sequence, disturbing the peptide backbone and thus, temporarily suppressing the peptide properties. The controlled rearrangement of these defects reestablishes the native peptide backbone, switching the aggregation tendency of the peptide segment on, and triggers the assembly process. A set of defined peptide-polymer conjugates with different polymer block-lengths was synthesized either by an coupling approach or by RAFT polymerization using a switch-peptide macro chain transfer agent. Afterwards, the structure formation properties of these conjugates were investigated. By the use of microscopic techniques (AFM, TEM), the formation of densely twisted tape-like microstructures was observed for all conjugates. The formation of extended β-sheets was confirmed by different techniques (FT-IR, TEM-SAED), indicating a peptide guided microstructure formation process. Thus, it could be demonstrated that the peptide guided organization of synthetic polymers can be successfully transferred into organic solvents.
KW  - Peptid
KW  - Polymer
KW  - Strukturbildung
KW  - RAFT
KW  - peptide
KW  - polymer
KW  - switch
KW  - RAFT
KW  - nanostructure
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19840
ER  - 
TY  - THES
A1  - Imran ul-haq, Muhammad
T1  - Synthesis of fluorinated polymers in supercritical carbon dioxide (scCO₂)
T1  - Synthese von Fluorpolymeren in überkritischem Kohlendioxid (scCO₂)
N2  - For the first time stabilizer-free vinylidene fluoride (VDF) polymerizations were carried out in homogeneous phase with supercritical CO₂. Polymerizations were carried out at 140°C, 1500 bar and were initiated with di-tert-butyl peroxide (DTBP). In-line FT-NIR (Fourier Transform- Near Infrared) spectroscopy showed that complete monomer conversion may be obtained. Molecular weights were determined via size-exclusion chromatography (SEC) and polymer end group analysis by 1H-NMR spectroscopy. The number average molecular weights were below 104 g∙mol−1 and polydispersities ranged from 3.1 to 5.7 depending on DTBP and VDF concentration. To allow for isothermal reactions high CO₂ contents ranging from 61 to 83 wt.% were used. The high-temperature, high-pressure conditions were required for homogeneous phase polymerization. These conditions did not alter the amount of defects in VDF chaining. Scanning electron microscopy (SEM) indicated that regular stack-type particles were obtained upon expansion of the homogeneous polymerization mixture. To reduce the required amount of initiator, further VDF polymerizations using chain transfer agents (CTAs) to control molecular weights were carried out in homogeneous phase with supercritical carbon dioxide (scCO₂) at 120 °C and 1500 bar. Using perfluorinated hexyl iodide as CTA, polymers of low polydispersity ranging from 1.5 to 1.2 at the highest iodide concentration of 0.25 mol·L-1 were obtained. Electrospray ionization- mass spectroscopy (ESI-MS) indicates the absence of initiator derived end groups, supporting livingness of the system. The “livingness” is based on the labile C-I bond. However, due to the weakness of the C-I bond perfluorinated hexyl iodide also contributes to initiation. To allow for kinetic analyses of VDF polymerizations the CTA should not contribute to initiation. Therefore, additional CTAs were applied: BrCCl3, C6F13Br and C6F13H. It was found that C6F13H does not contribute to initiation. At 120°C and 1500 bar kp/kt0.5~ 0.64 (L·mol−1·s−1)0.5 was derived. The chain transfer constant (CT) at 120°C has been determined to be 8·10−1, 9·10−2 and 2·10−4 for C6F13I, C6F13Br and C6F13H, respectively. These CT values are associated with the bond energy of the C-X bond. Moreover, the labile C-I bond allows for functionalization of the polymer to triazole end groups applying click reactions. After substitution of the iodide end group by an azide group 1,3 dipolar cycloadditions with alkynes yield polymers with 1,2,3 triazole end groups. Using symmetrical alkynes the reactions may be carried out in the absence of any catalyst. This end-functionalized poly (vinylidene fluoride) (PVDF) has higher thermal stability as compared to the normal PVDF. PVDF samples from homogeneous phase polymerizations in supercritical CO₂ and subsequent expansion to ambient conditions were analyzed with respect to polymer end groups, crystallinity, type of polymorphs and morphology. Upon expansion the polymer was obtained as white powder. Scanning electron microscopy (SEM) showed that DTBP derived polymer end groups led to stack-type particles whereas sponge- or rose-type particles were obtained in case of CTA fragments as end groups. Fourier-Transform Infrared spectroscopy and wide angle X-ray diffraction indicated that the type of polymorph, α or β crystal phase was significantly affected by the type of end group. The content of β-phase material, which is responsible for piezoelectricity of PVDF, is the highest for polymer with DTBP-derived end groups. In addition, the crystallinity of the material, as determined via differential scanning calorimetry is affected by the end groups and polymer molecular weights. For example, crystallinity ranges from around 26 % for DTBP-derived end groups to a maximum of 62 % for end groups originating from perfluorinated hexyl iodide for polymers with Mn ~2200 g·mol–1. Expansion of the homogeneous polymerization mixture results in particle formation by a non-optimized RESS (Rapid Expansion from Supercritical Solution) process. Thus, it was tested how polymer end groups affect the particles size distribution obtained from RESS process under controlled conditions (T = 50°C and P = 200 bar). In all RESS experiments, small primary PVDF with diameters less than 100 nm without the use of liquid solvents, surfactants, or other additives were produced. A strong correlation between particle size and particle size distribution with polymer end groups and molecular weight of the original material was observed. The smallest particles were found for RESS of PVDF with Mn~ 4000 g·mol–1 and PFHI (C6F13I) - derived end groups.
N2  - Erstmalig gelang es, stabilisatorfreie Vinylidenfluorid (VDF)-Polymerisationen in homogener Phase mit überkritischem CO₂ (scCO₂) bis zu vollständigem Monomerumsatz durchzuführen. Die Homogenität während der Polymerisation wurde durch in-line Fourier-Transform Nahinfrarot Spektroskopie beobachtet. Für Polymerisationen bei 140 °C und 1500 bar wurde Di-tert-butylperoxid (DTBP) als Initiator verwendet. Es wurden Polymere mit einem Zahlenmittel der Molmasse kleiner 104 g·mol–1 und Polydispersitäten zwischen 3.1 und 5.7. erhalten. Um isotherme Reaktionen zu ermöglichen, wurden CO₂-Gehalte zwischen 61 und 83 wt.% verwendet. Die für die homogene Reaktionsführung erforderlichen hohen Drücke und Temperaturen haben keinen Einfluss auf die Mikrostruktur des Polymers. Zur Verringerung der Initiatorkonzentration wurden weitere Polymerisationen unter Verwendung von Kettentransferreagenzien (CTA) bei 120 °C und 1500 bar in homogener Phase mit scCO₂ durchgeführt. Perfluoriertes Hexyliodid als CTA ermöglicht kontrollierte radikalische Polymerisationen, wobei Polymere mit geringer Polydispersität zwischen 1.5 und 1.2 erhalten wurden. Endgruppenanalyse mit Elektronenspray-Ionisations-Massen¬spektro¬metrie (ESI-MS) zeigte, dass keine Initiatorendgruppen im Polymer enthalten sind. Diese Beobachtung unterstützt den lebenden Charakter der Polymerisationen und basiert auf einer labilen C-I-Bindung im Polymer. Aufgrund der schwachen C-I-Bindung trägt das perfluorierte Hexyliodid (C6F13I) auch zur Initiierung bei. Polymerisationen in Gegenwart von BrCCl3, C6F13Br und C6F13H zeigten, dass nur C6F13H keinen Beitrag zur Initiierung leistet. Bei 120 °C und 1500 bar wurde ein kp/kt0.5 von ~ 0.64 (L·mol−1·s−1)0.5 bestimmt, wobei kp der Wachstums- und kt der Terminierungsgeschwindigkeitskoeffizient sind. Die Kettentransfer¬konstanten (CT) bei 120°C betragen 8·10−1, 9·10−2 und 2·10−4 für C6F13I, C6F13Br und C6F13H. Die Änderung der CT-Werte lässt sich mit der zunehmenden Bindungsenergie in der Reihe C-I, C-Br und C-H erklären. Die labile C-I-Bindung ermöglicht eine Funktionalisierung des Polymers durch Click-Reaktionen. Nach Substitution der Iodid-Endgruppe durch eine Azidgruppe erfolgte eine katalysatorfreie 1,3-dipolare Cyclaoaddition mit Alkinen zu Polymeren mit 1,2,3-Triazol-Endgruppen. Dieses endfunktionalisierte PVDF besitzt im Vergleich zu konventionellem PVDF eine höhere thermische Stabilität. Nach der Expansion der Polymerisationsmischung mit scCO₂ auf Umgebungsbedingungen lag das Polymer als weißes Pulver vor, das im Hinblick auf z.B. Polymerendgruppen, Kristallinität, Gestalt und Größe der Partikel untersucht wurde. Rasterelektronenmikroskopie zeigte, dass Polymere mit DTBP-Endgruppen zu stapelförmigen Partikeln führen, während bei CTA-Fragmenten als Endgruppen schwamm- oder rosenartige Partikel erhalten wurden. Ergebnisse der FT-IR Spektroskopie und Weitwinkelröntgenbeugung zeigten, dass der höchste Gehalt an β-phasigem Material, der für die Piezoelektrizität des PVDF verantwortlich ist, für PVDF mit Initiatorendgruppen erhalten wurde. DSC (Differential Scanning Calorimetry) Messungen ergaben zudem, dass der Kristallinitätsgrad durch Endgruppen und Polymermasse beeinflusst wird. Die Expansion der homogenen Polymermischung kann als nicht-optimierter RESS-Prozess (Rapid Expanison from Supercritical Solution,) angesehen werden. Aus RESS Experimenten unter kontrollierten Bedingungen wurden jeweils nanoskalige primäre PVDF-Partikel ohne Verwendung von Lösungsmitteln, Tensiden oder anderen Additiven erhalten. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen einerseits der Partikelgröße und der Partikelgrößenverteilung und andererseits der Polymerkonzentration in scCO₂ vor der Expansion, bestimmt durch Polymerendgruppen und Molmassen der eingesetzten Materialien.
KW  - Synthese
KW  - Fluorpolymere
KW  - überkritisches Kohlendioxid (scCO₂)
KW  - Synthesis
KW  - fluorinated polymers
KW  - supercritical carbon dioxide (scCO₂)
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19868
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kessel, Stefanie
T1  - Induktion und Kontrolle hierarchischer Ordnung durch selbstorganisierte, funktionale Polymer-Peptid-Nanostrukturen
T1  - Induction and control of hierarchical organization with self-assembled, functional polymer peptide nanostructures
N2  - Im Rahmen der Arbeit werden hierarchisch strukturierte Silikakompositfasern präsentiert, deren Bildung ähnlich zu natürlichen Silifizierungsreaktionen verläuft. Als Analoga zu Proteinfilamenten in Silika Morphogeneseorganismen werden selbstorganisierte, funktionale Polyethylenoxid-Peptid-Nanobänder eingesetzt. Mit der Isolierung einheitlicher Nanokompositfasern wird gezeigt, dass die PEO-Peptid-Nanobänder eine starke Bindungsaffinität gegenüber Kieselsäure besitzen, diese aus sehr stark verdünnten Lösungen anreichern und deren Kondensation zu Silikanetzwerken kontrollieren können. In höheren Konzentrationen entstehen durch die peptidgeleitete Silifizierung der PEO-Peptid-Nanobänder spontan makroskopische Kompositfasern mit sechs Hierarchieebenen. Diese verbinden Längen von bis zu 3 cm und Durchmesser von 1-2 mm mit einer definierten Feinstruktur im Submikrometerbereich. Als Resultat der komplexen inneren Struktur und der Kontrolle der Grenzflächen zwischen Nanobändern und Silika wird eine Nanohärte erreicht, die schon ~1/3 der Härte von Bioglasfasern darstellt. Für die Elastizität (reduziertes Eindrückmodul) dagegen konnte durch den relativ hohen Anteil (~40%) an verformbaren, organischen Komponenten ein ~4-mal größer Wert im Vergleich mit Bioglasfasern bestimmt werden. Des Weiteren wird die Prozessierung der makroskopischen Kompositfasern in einem 2D-Plotprozess vorgestellt. Mit Verwendung der PEO-Peptid-Nanobänder als „Tinte“ können Kompositobjekte in beliebigen Formen geplottet werden, deren Linienbreite sowie anisotrope Ausrichtung der Nano- und Submikrometerstrukturelemente direkt mit der Plotgeschwindigkeit korrelieren. Außerdem können die Kompositobjekte als Vorstufen für orientierte, mesoporöse Silikaobjekte verwendet werden. Nachdem Calcinieren werden Silikastrukturen mit einer hohen spezifischen Oberfläche und in Plotrichtung ausgerichteten zylindrischen Poren erhalten. Im Kontrast zu den anorganisch-bioorganischen Kompositfasern sollten unter Ausnutzung ionischer Wechselwirkungen oder Metallkoordination Kompositmaterialien mit anderen mechanischen Eigenschaften dargestellt werden. Es wird gezeigt, dass durch Variationen in der Aminosäuresequenz des Peptidkerns, die Oberflächen der PEO-Peptid-Nanobänder gezielt mit funktionellen Gruppen versehen werden können. Eine gerichtete Vernetzung dieser modifizierten Nanobänder wurde nicht erreicht, dafür könnten die imidazolfunktionalisierten Nanobänder als eindimensionale Protonenleiter, die mit photochromen Gruppen (Spiropyran) funktionalisierten Nanobänder für die Modifizierung von Oberflächenpolaritäten oder für gerichtete Kristallisationsprozesse eingesetzt werden.
N2  - In this work hierarchical structured silica-composite fibers are presented, whose formation is similar to natural silicification processes. Self-assembled, functional poly(ethylene oxide) (PEO) peptide nanotapes were utilized as analogue to protein filaments in silicamorphogenese organism. Isolation of homogenous nano composite fibers demonstrates that the PEO peptide nanotapes have a high affinity to bind silicic acid. They are able to enrich silicic acid from very dilute solution and can control the silica condensation process. Macroscopic composite fibers spontaneously arise if the PEO peptide nanotapes in a higher concentration were mixed with the silica precursor. These exhibit six distinguishable levels of hierarchical order, spanning length scales from the nanometer up to millimeters in lateral and even centimeters in longitudinal dimensions. As a result of the inner structure, reinforced composite fibers were obtained, exhibiting 1/3 of the mechanical hardness of natural glass sponge spicules. The elasticity, which is considered as one limiting factor in optical glass fibers, could be enhanced 4-times due to the incorporation of an increased amount of polymer peptide nanotapes (~40%). In addition a 2D-plot process is introduced, in which the polymer peptide nanotapes acts as an ink. By injecting a solution of the nanotapes into a diluted silicic acid solution composite objects can be plotted in any desired way. The width of the plotted lines as well as the anisotropic orientation of the nano- and sub micrometer structure elements correlates directly to the plotting speed. Besides the composite objects can be utilized as precursors for oriented, mesoporous silica objects. After a calcination procedure silica structures with cylindrical pores, aligned in plot direction, and a high specific surface area were received. In contrast to the inorganic-organic composite fibers other composite materials with different mechanical properties should be created exploiting ionic interactions or metal coordination. A variation in the amino acid sequence of the peptide core leads to an aimed functionalisation of the nanotape surfaces. A directed networking of such nanotapes was not observed, but imidazole functionalised nanotapes could maybe be used as one dimensional proton conductors. The nanotapes, which were tagged with photo chromic spiropyran units, have the ability to be used for controlled crystallization processes or the modification of surface polarities.
KW  - Biosilifizierung
KW  - Peptid-Polymer-Konjugate
KW  - gerichtete Struckturbildung
KW  - biosilicification
KW  - polymer-peptide-conjugates
KW  - directed organization
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19835
ER  - 
TY  - THES
A1  - Vazhappilly, Tijo Joseph
T1  - Vibrationally enhanced associative photodesorption of H2 (D2) from Ru(0001) : quantum and classical approaches
T1  - Vibrationsgesteigerte assoziative Photodesorptionvon H2 (D2 ) von Ru(0001) : Quantendynamische und klassiche Simulationen
N2  - Nowadays, reactions on surfaces are attaining great scientific interest because of their diverse applications. Some well known examples are production of ammonia on metal surfaces for fertilizers and reduction of poisonous gases from automobiles using catalytic converters. More recently, also photoinduced reactions at surfaces, useful, \textit{e.g.}, for photocatalysis, were studied in detail. Often, very short laser pulses are used for this purpose. Some of these reactions are occurring on femtosecond (1 fs=$10^{-15}$ s) time scales since the motion of atoms (which leads to bond breaking and new bond formation) belongs to this time range. This thesis investigates the femtosecond laser induced associative photodesorption of hydrogen, H$_2$, and deuterium, D$_2$, from a ruthenium metal surface. Many interesting features of this reaction were explored by experimentalists: (i) a huge isotope effect in the desorption probability of H$_2$ and D$_2$, (ii) the desorption yield increases non-linearly with the applied visible (vis) laser fluence, and (iii) unequal energy partitioning to different degrees of freedom. These peculiarities are due to the fact that an ultrashort vis pulse creates hot electrons in the metal. These hot electrons then transfer energy to adsorbate vibrations which leads to desorption. In fact, adsorbate vibrations are strongly coupled to metal electrons, \textit{i.e.}, through non-adiabatic couplings. This means that, surfaces introduce additional channels for energy exchange which makes the control of surface reactions more difficult than the control of reactions in the gas phase. In fact, the quantum yield of surface photochemical reactions is often notoriously small. One of the goals of the present thesis is to suggest, on the basis of theoretical simulations, strategies to control/enhance the photodesorption yield of H$_2$ and D$_2$ from Ru(0001). For this purpose, we suggest a \textit{hybrid scheme} to control the reaction, where the adsorbate vibrations are initially excited by an infrared (IR) pulse, prior to the vis pulse. Both \textit{adiabatic} and \textit{non-adiabatic} representations for photoinduced desorption problems are employed here. The \textit{adiabatic} representation is realized within the classical picture using Molecular Dynamics (MD) with electronic frictions. In a quantum mechanical description, \textit{non-adiabatic} representations are employed within open-system density matrix theory. The time evolution of the desorption process is studied using a two-mode reduced dimensionality model with one vibrational coordinate and one translational coordinate of the adsorbate. The ground and excited electronic state potentials, and dipole function for the IR excitation are taken from first principles. The IR driven vibrational excitation of adsorbate modes with moderate efficiency is achieved by (modified) $\pi$-pulses or/and optimal control theory. The fluence dependence of the desorption reaction is computed by including the electronic temperature of the metal calculated from the two-temperature model. Here, our theoretical results show a good agreement with experimental and previous theoretical findings. We then employed the IR+vis strategy in both models. Here, we found that vibrational excitation indeed promotes the desorption of hydrogen and deuterium. To summarize, we conclude that photocontrol of this surface reaction can be achieved by our IR+vis scheme.
N2  - Heutzutage werden Reaktionen auf Oberflächen wegen ihrer vielfältigen Anwendungen intensiv untersucht. Einige der bekannten Beispiele sind die Herstellung von Ammoniak auf Metalloberflächen für die Kunstdüngerproduktion und die Reduktion giftiger Abgase in Autokatalysatoren. In letzter Zeit wurden auch photoinduzierte Reaktionen an Oberflächen eingehender untersucht, die z.B. für die Photokatalyse verwandt werden können. Häufig werden in diesen Untersuchungen sehr kurze Laserpulse benutzt. Einige der Reaktionen finden auf einer Femtosekunden-Zeitskala \mbox{(1 fs =10$^{-15}$ s)} statt, da die Bewegungen einzelner Atome in derart kurzen Zeitspannen ablaufen (durch die der Bindungsbruch und das Knüpfen neuer Bindungen verursacht wird). Diese Arbeit untersucht die femtosekunden-laserinduzierte assoziative Photodesorption von Wasserstoff, H$_2$, und Deuterium, D$_2$, von einer Rutheniumoberfläche. Viele interessante Eigenschaften dieser Reaktion wurden in Experimenten entdeckt: (i) ein großer Isotopeneffekt in der Desorptionswahrscheinlichkeit von H$_2$ und D$_2$, (ii) die Desorptionsausbeute steigt nicht-linear mit der (vis) Laserfluenz an und (iii) eine Nicht-Gleichverteilung der Energie auf die einzelnen Freiheitsgrade. Diese Auffälligkeiten sind durch den Umstand verursacht, dass der ultrakurze vis-Laserpuls heiße Elektronen im Metall erzeugt. Die heißen Elektronen transferieren dann Energie in die Schwingungen des Adsorbats, was zur Desorption führt. Tatsächlich sind die Adsorbatschwingungen stark an die Elektronen gekoppelt, nämlich durch nicht-adiabatische Kopplungen. Dies bedeutet, dass durch Oberflächen neue Kanäle für den Energietransfer geöffnet werden, was die Kontrolle von Oberflächenreaktionen im Vergleich zu solchen in der Gasphase erschwert. In der Tat sind die Quantenausbeuten von photochemischen Oberflächenreaktionen bekannterweise klein. Eines der Ziele in der vorliegenden Arbeit ist es auf der Basis von theoretischen Simulationen Strategien vorzuschlagen, um die Photodesorptionsausbeute von H$_2$ und D$_2$ von Ru(0001) zu kontrollieren bzw. zu verbessern. Zu diesem Zweck schlagen wir ein gemischtes Kontrollschema für die Reaktion vor, bei dem zunächst die Adsorbatschwingungen vor dem vis-Puls durch einen infraroten (IR) Puls angeregt werden. Sowohl adiabatische als auch nicht-adiabatische Repräsentationen für photoinduzierte Desorptionsprozesse werden dabei benutzt. Die adiabatische Repräsentation ist in klassischen Molekulardynamik-Simulationen mit elektronischer Reibung verwirklicht. In einer quantenmechanischen Beschreibung werden nicht-adiabatische Repräsentationen innerhalb der Dichtematrixtheorie für offene Quantensysteme verwandt. Die zeitliche Entwicklung des Desorptionsprozesses wird in einem Zwei-Modenmodell reduzierter Dimensionalität mit einer Schwingungs- und einer Translationskoordinate des Adsorbats beschrieben. Die Potentiale für den elektronische Grundzustand und den angeregten Zustand sind abgeleitet aus quantenchemischen Rechnungen (\textsl{first principles}). Die IR-getriebene Schwingungsanregung der Adsorbatmoden mit moderatem Wirkungsgrad wird mit (modifizierten) $\pi$-Pulsen und/oder der Theorie der optimalen Kontrolle erreicht. Die Abhängigkeit der Desorption von der Fluenz wird mit Hilfe der elektronischen Temperatur des Metalls berechnet, welche im Rahmen des Zwei-Temperatur-Modells bestimmt wird. Dabei weisen unsere Ergebnisse eine gute Übereinstimmung mit experimentellen und früheren theoretischen Arbeiten auf. Daraufhin wandten wir die IR+vis Strategie in beiden Modellen an. Dadurch konnten wir zeigen, dass Schwingungsanregung in der Tat die Desorption von Wasserstoff und Deuterium begünstigt. Zusammenfassend stellen wir fest, dass die Photokontrolle dieser Oberflächenreaktion durch unser IR+vis Schema erreichbar ist.
KW  - Quantendynamische Simulationen
KW  - Klassiche Simulationen
KW  - assoziative Photodesorption
KW  - Schwingungsanregung
KW  - Photodesorption
KW  - quantum dynamics
KW  - classical dynamics
KW  - vibrational control
KW  - vibrational excitation
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-19056
ER  - 
TY  - THES
A1  - Vijayakrishnan, Balakumar
T1  - Solution and solid phase synthesis of N,N'-diacetyl chitotetraoses
T1  - Synthese von N,N'-Diacetylchitotetraosen in Lösung und an Fester Phase
N2  - The three major biopolymers, proteins, nucleic acids and glycoconjugates are mainly responsible for the information transfer, which is a fundamental process of life. The biological importance of proteins and nucleic acids are well explored and oligosaccharides in the form of glycoconjugates have gained importance recently. The β-(1→4) linked N-acetylglucosamine (GlcNAc) moiety is a frequently occurring structural unit in various naturally and biologically important oligosaccharides and related conjugates. Chitin which is the most abundant polymer of GlcNAc is widely distributed in nature whereas the related polysaccharide chitosan (polymer of GlcN and GlcNAc) occurs in certain fungi. Chitooligosaccharides of mixed acetylation patterns are of interest for the determination of the substrate specificities and mechanism of chitinases. In this report, we describe the chemical synthesis of three chitotetraoses namely GlcNAc-GlcN-GlcNAc-GlcN, GlcN-GlcNAc-GlcNAc-GlcN and GlcN-GlcN-GlcNAc-GlcNAc. Benzyloxycarbonyl (Z) and p-nitrobenzyloxycarbonyl (PNZ) were used for the amino functionality due to their ability to form the β-linkage during the glycosylation reactions through neighboring group participation and the trichloroacetimidate approach was utilized for the donor. Monomeric, dimeric acceptors and donors have been prepared by utilizing the Z and PNZ groups and coupling between the appropriate donor and acceptors in the presence of Lewis acid yielded the protected tetrasaccharides. Finally cleavage of PNZ followed by reacetylation and the deblocking of other protecting groups afforded the N,N’-diacetyl chitotetraoses in good yield. Successful syntheses for the protected diacetyl chitotetraoses by solid phase synthesis have also been described.
N2  - Die drei wichtigsten Biopolymere sind Proteine, Nukleinsäuren und Glykokonjugate. Sie sind von fundamentaler Bedeutung für lebenswichtige Prozesse, wie z.B. den Informationstransfer. Die biologische Bedeutung von Proteinen und Nukleinsäuren ist eingehend erforscht, während Oligosaccharide in Form von Glykokonjugaten erst in neuerer Zeit an Bedeutung gewonnen haben. Die β-(1→4) verknüpfte N-Acetylglucosamin (GlcNAc) Einheit kommt häufig als in vielen natürlichen und biologisch wichtigen Oligosacchariden und ihren Konjugaten vor. Chitin, ein Polymer von GlcNAc, ist in der Natur weit verbreitet, während das verwandte Polysaccharid Chitosan (Polymer of GlcN und GlcNAc) in gewissen Pilzen auftritt. Chitooligosaccharide gemischter Acetylierungsmuster sind von Bedeutung für die Bestimmung von Substratwirkungen und für den Mechanismus von Chitinasen. In dieser Arbeit beschreiben wir die chemische Synthese von drei Chitotetraosen, nämlich GlcNAc-GlcN-GlcNAc-GlcN, GlcN-GlcNAc-GlcNAc-GlcN and GlcN-GlcN-GlcNAc-GlcNAc. Benzyloxycarbonyl (Z) und p-Nitrobenzyloxycarbonyl (PNZ) wurden aufgrund ihrer Fähigkeit, die β-Verknüpfung während der Glykosylierung durch die Nachbargruppenbeteiligung zu steuern, als Aminoschutzgruppen verwendet. Zur Aktivierung der Donoren wurde die Trichloracetamidat Methode angewendet. Monomere und dimere Akzeptoren und Donoren wurden unter Verwendung von Z und PNZ Gruppen hergestellt. Die Kupplung von geeigneten Donoren und Akzeptoren in Gegenwart einer Lewis Säure ergaben die Tetrasaccharide. Schließlich ergab die Entschützung von PNZ, gefolgt von der Reacetylierung der Aminogruppe und Abspalten der übrigen Schutzgruppen die N,N’-Diacetylchitotetraosen in guten Ausbeuten. Weiterhin wird die erfolgreiche Synthese der geschützten Diacetylchitotetraosen durch Festphasensynthese beschrieben.
KW  - Chitooligosaccharide
KW  - Chemische Synthese
KW  - Festphasensynthese
KW  - Glykosylierung
KW  - Chitooligosaccharides
KW  - Chemical Synthesis
KW  - Solution phase synthesis
KW  - Solid phase synthesis
KW  - Glycosylation
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-18830
ER  - 
TY  - THES
A1  - Greß, Anja
T1  - Funktionalisierte Poly(2-oxazoline) : kontrollierte Synthese, bioinspirierte Strukturbildung und Anwendungen
T1  - Functionalized Poly(2-oxazolines) : controlled synthesis, bioinspired structure formation and applications
N2  - Funktionalisierte Poly(2-oxazoline) als neue Materialien stellen sowohl unter strukturellen Gesichtspunkten als auch im Hinblick auf potentielle Anwendungen eine interessante Polymerklasse dar. Die Ausbildung von hierarchischen Strukturen mit Poly(2-oxazolinen) über intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen ist hierbei ein bisher nicht beachteter Aspekt. Über einen bioinspirierten Ansatz sollten gezielt funktionelle Gruppen, die für einen hierarchischen Aufbau, z.B. in Proteinen, verantwortlich sind, in vereinfachter Weise auf die synthetische Substanzklasse der Poly(2-oxazoline) übertragen werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der modularen Synthese neuer, funktionalisierter Poly(2-oxazolin) Homo- und Copolymere. Ausgehend von der Synthese von 2-(3-Butenyl)-2-oxazolin wurden definierte Präpolymere in einer kationischen Isomerisierungspolymerisation unter kontrolliert/„lebenden“ Bedingungen hergestellt. In einer anschließenden „Thio-Click“ (Thiol-En-Reaktion) Modifizierungsreaktion wurden die gewünschten funktionellen Gruppen quantitativ eingeführt. Hydroxylierte Poly(2-oxazoline) wurden hinsichtlich ihres Aggregationsverhaltens in Wasser untersucht. Bereits die jeweiligen Homopolymere bildeten aufgrund von intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen supramolekulare tubuläre Nanofasern aus. Durch Einsatz verschiedener analytischer Methoden konnte die innere Struktur der Nanoröhren beschrieben und ein entsprechendes Modell aufgestellt werden. Die dargestellten funktionellen Poly(2-oxazoline) wurden hinsichtlich ihrer Anwendung als potentielle, synthetische „antifreeze additives“ untersucht. Alle Polymere besitzen eine ausgeprägte Tendenz zur Nukleierung von Wasser und führen daher zu signifikanten Änderungen der Eismorphologie. Des weiteren wurde ein carboxyliertes Derivat zur biomimetischen Mineralisation von Kalziumcarbonat eingesetzt und nach phänomenologischen Gesichtspunkten untersucht.
N2  - Functionalized poly(2-oxazoline)s are a promising class of materials concerning their self-assembly behavior as well as for future applications. Hierarchical structure formation based on hydrogen bonding interactions has not been investigated yet. Applying a bioinspired approach, functional groups promoting hierarchical structure formation are introduced to poly(2-oxazoline)s. This work is focused on the modular synthesis of new functionalized poly(2-oxazoline) homo and copolymers. Starting from the synthesis of the new monomer 2-(3-butenyl)-2-oxazolin, well-defined precursor materials were prepared via cationic isomerization polymerization. Next, the polymers were quantitatively modified with the aimed functional groups using a “thio-click” (thiol-ene) reaction. The aggregation behaviour of hydroxylated poly(2-oxazolines) in water was investigated. Homo- as well as block copolymers can form supramolecular hollow nanofibers via intermolecular hydrogen bonding. Using a variety of different analytical methods, the structure of the nanotubes was determined and a formation model was proposed. Furthermore, the functionalized poly(2-oxazoline)s were investigated as synthetic mimics of natural anti-freeze additives. It was found, that these polymers show the tendency to nucleate water, thus influencing the morphology of ice. Finally, a carboxylated derivative was applied as an additive for the mineralization of calcium carbonate.
KW  - intermolekulare Wechselwirkungen
KW  - Poly(2-oxazoline)
KW  - Selbstorganisation
KW  - Thio-Click Modifizierung
KW  - Gefrierschutzadditiv
KW  - intermolecular interactions
KW  - poly(2-oxazolines)
KW  - self-assembly
KW  - Thio-click modification
KW  - antifreeze additive
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-18646
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TY  - THES
A1  - Buha, Jelena
T1  - Nonaqueous syntheses of metal oxide and metal nitride nanoparticles
T1  - Nichtwässrige Synthesen von Metalloxid- und Metallnitrid-Nanopartikeln
N2  - Nanostructured materials are materials consisting of nanoparticulate building blocks on the scale of nanometers (i.e. 10-9 m). Composition, crystallinity and morphology can enhance or even induce new properties of the materials, which are desirable for todays and future technological applications. In this work, we have shown new strategies to synthesise metal oxide and metal nitride nanomaterials. The first part of the work deals with the study of nonaqueous synthesis of metal oxide nanoparticles. We succeeded in the synthesis of In2O3 nanopartcles where we could clearly influence the morphology by varying the type of the precursors and the solvents; of ZnO mesocrystals by using acetonitrile as a solvent; of transition metal oxides (Nb2O5, Ta2O5 and HfO2) that are particularly hard to obtain on the nanoscale and other technologically important materials. Solvothermal synthesis however is not restricted to formation of oxide materials only. In the second part we show examples of nonaqueous, solvothermal reactions of metal nitrides, but the main focus lies on the investigation of the influence of different morphologies of metal oxide precursors on the formation of the metal nitride nanoparticles. In spite of various reports, the number and variety of nanocrystalline metal nitrides is marginally small by comparison to metal oxides; hence preformed metal oxides as precursors for the preparation of metal nitrides are a logical choice. By reacting oxide nanoparticles with cyanamide, urea or melamine, at temperatures of 800 to 900 °C under nitrogen flow metal nitrides could be obtained. We studied in detail the influence of the starting material and realized that size, crystallinity, type of nitrogen source and temperature play the most important role. We have managed to propose and verify a dissolution-recrystallisation model as the formation mechanism. Furthermore we could show that the initial morphology of the oxides could be retained when ammonia flow was used instead.
N2  - Nanostrukturierte Materialien sind Materialien, die aus nanopartikulären Baueinheiten in der Größenordnung von Nanonmetern (d.h. 10-9 m) bestehen. Zusammensetzung, Kristallinität und Morphologie können die natürlichen Eigenschaften dieser Materialien verbessern oder zusätzliche Eigenschaften erzeugen, die für heutige und zukünftige Anwendungen und Verfahren wünschenswert sind. In dieser Arbeit präsentieren wir neue Strategien zur Synthese von Nanopartikeln der Metaloxide und Metalnitride. Im einführenden Teil wird die nichtwässrige Synthese von Metaloxidnanopartikeln beschrieben. Uns gelang die Darstellung von In2O3 Nanopartikeln, deren Größe und Form wir durch die Wahl des Prekursors und des Lösemittels deutlich beeinflussen konnten; von ZnO Mesokristallen durch den Einsatz von Acetonitril als Lösemittel; von Übergangsmetalloxiden (Nb2O5, Ta2O5 and HfO2), die besonders schwer im Nanomaßstab zu erhalten sind und von anderen, technisch relevanten Materialien. Die Möglichkeiten der solvothermalen Synthese sind nicht mit der Darstellung von Oxidmaterialen erschöpft. Im zweiten Teil zeigen wir einige Beispiele nichtwässriger, solvothermaler Synthese von Metalnitriden auf; das Hauptaugenmerk liegt aber auf einer Betrachtung der Einflüsse der Morphologie von Metaloxidnanopartikelprekursoren auf die Bildung der Metalnitridnanopartikel. Die Anzahl und Vielfalt bekannter nanokristalliner Metalnitride ist verschwindend klein im Vergleich zu den Metaloxiden, die in der Fachliteratur etabliert sind und demzufolge einen reichen Baukasten an Prekursoren zur Darstellung von Metalnitriden liefern. Durch die Reaktion von Metaloxidnanopartikeln mit Cyanamid, Urea oder Melamine bei Temperaturen von 800 bis 900 °C unter Stickstofffluss konnten Metalnitride erhalten werden. Eine detaillierte Studie der Reaktionsbedingungen und des Reaktionsablaufs zeigte auf, dass Größe und Kristallinität der Metaloxide, die Art der Stickstoffquelle und die Temperatur die entscheidenden Faktoren sind und legte eine Auflösungs-Rekristallisation als Modelmechanismus dieser Art Reaktion nahe. Darüber hinaus konnte gezeigt worden, dass die anfängliche Morphologie des Oxids unter einem Ammoniafluss beibehalten werden konnte.
KW  - Nichtwässrige Synthese
KW  - Nanopartikel
KW  - Metalloxide
KW  - Metallnitride
KW  - nonaqueous synthesis
KW  - nanoparticles
KW  - metal oxides
KW  - metal nitrides
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-18368
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TY  - THES
A1  - Nazaran, Pantea
T1  - Nucleation in emulsion polymerization : steps towards a non-micellar nucleation theory
T1  - Teilchenbildung in der Emulsionspolymerisation
N2  - For more than 70 years, understanding of the mechanism of particle nucleation in emulsion polymerization has been one of the most challenging issues in heterophase polymerization research. Within this work a comprehensive experimental study of particle nucleation in emulsion polymerization of styrene at 70 °C and variety of conditions has been performed. To follow the onset of nucleation, on-line conductivity measurements were applied. This technique is highly sensitive to the mobility of conducting species and hence, it can be employed to follow aggregation processes leading to particle formation. On the other hand, by recording the optical transmission (turbidity) of the reaction mixture particle growth was followed. Complementary to the on-line investigations, off-line characterizations of the particle morphology and the molecular weight have been performed. The aim was to achieve a better insight in the processes taking place after starting the reaction via particle nucleation until formation of colloidally stable latex particles. With this experimental protocol the initial period of styrene emulsion polymerization in the absence as well as in the presence of various surfactants (concentrations above and below the critical micellization concentration) and also in the presence of seed particles has been investigated. Ionic and non-ionic initiators (hydrophilic and hydrophobic types) have been applied to start the polymerizations. Following the above algorithm, experimental evidence has been obtained showing the possibility of performing surfactant-free emulsion polymerization of styrene with oil-soluble initiators. The duration of the pre-nucleation period (that is the time between starting the polymerization and nucleation) can be precisely adjusted with the initiator hydrophobicity, the equilibration time of styrene in water, and the surfactant concentration. Spontaneous emulsification of monomer in water, as soon as both phases are brought into contact, is a key factor to explain the experimental results. The equilibration time of monomer in water as well as the type and concentration of other materials in water (surfactants, seed particles, etc.) control the formation rate and the size of the emulsified droplets and thus, have a strong influence on the particle nucleation and the particle morphology. One of the main tasks was to investigate the effect of surfactant molecules and especially micelles on the nucleation mechanism. Experimental results revealed that in the presence of emulsifier micelles the conductivity pattern does not change essentially. This means that the presence of emulsifiers does not change the mechanism of particle formation qualitatively. However, surfactants assist in the nucleation process as they lower the activation free energy of particle formation. Contrary, seed particles influence particle nucleation, substantially. In the presence of seed particles above a critical volume fraction the formation of new particles can be suppressed. However, micelles and seed particles as absorbers exhibit a common behavior under conditions where monomer equilibration is not allowed. Results prove that the nucleation mechanism comprises the initiation of water soluble oligomers in the aqueous phase followed by their aggregation. The process is heterogeneous in nature due to the presence of monomer droplets.
N2  - Polymere dominieren unsere Welt. Die natürlich vorkommenden Polymeren, wie Proteine, Polynukleotide, und Polysaccharide, sind nötig um das Leben zu erhalten. Ebenso wichtig sind die kommerziell erhältlichen Makromoleküle. Beides sind Bausteine, um Materialien zu konstruieren, welche man in beiden Welten finden kann- der natürlichen und der „Mensch-gemachten“ Welt. Unter den verschiedenen Polymerisationsmethoden hat sich die Emulsions-polymerisation zu einem weit verbreiteten Prozess entwickelt. Die Emulsionspolymerisation ist ein einzigartiger Polymerisationsprozess, bei dem ein Monomer oder ein Gemisch von Monomeren in einem wässrigen Medium polymerisiert wird. Dabei entsteht eine Dispersion von Polymeren, welche auch als Latex bezeichnet wird. Derzeit werden mehrere Millionen Tonnen von synthetischen Latices mit Hilfe der Emulsionspolymerisation hergestellt. Diese finden zum Beispiel Verwendung als synthetische Gummi, Latexschaum, Latexfarben, Papierbeschichtungen und Klebstoffen. Außerdem findet man sie auch bei Spezialanwendungen, wie Diagnosetests, Pharmakotherapien und chromatographischen Trennmethoden. Trotz der Vielzahl von industriellen Anwendungen, sollten all jenen, die sich mit Emulsionspolymerisation beschäftigen, den wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen, die sich stellen, bewusst sein. Die wichtigsten Fragen beim Umgang mit der Emulsionspolymerisation beinhalten das Verständnis des Prozesses der Partikelbildung und des Partikelwachstums. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Frage der Keimbildungs-etappe in Emulsionspolymerisationen. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe eines on-line Leitfähigkeitsmessverfahren sowie einigen off-line analytischen Experimenten durchgeführt. Basierend auf den klaren experimentellen Daten, wurde ein besserer Einblick in die tatsächlichen Zustände des Polymerisationssystems, von der Zeit der neu geboren Kerne bis zu endgültig stabilisierten Teilchen, gewonnen.
KW  - Emulsionspolymerisation
KW  - Teilchenbildung
KW  - Nukleierung
KW  - Mizellen
KW  - emulsion polymerization
KW  - nucleation
KW  - particle formation
KW  - surfactant
KW  - micelles
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-17521
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TY  - THES
A1  - Issaree, Arisara
T1  - Synthesis of Hetero-chitooligosaccharides
T1  - Synthese von Hetero-Chitooligosacchariden
N2  - Chitooligosaccharides are composed of linear β-(1→4)-linked 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose (GlcNAc) and/or 2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose (GlcN). They are of interest due to their remarkable biological properties including antibacterial, antitumor, antifungal and elicitor activities. They can be obtained from the aminoglucan chitosan by chemical or enzymatic degradation which obviously affords rather heterogenous mixtures. On the other hand, chemical synthesis provides pure compounds with defined sequences of GlcNAc and GlcN monomers. The synthesis of homo- and hetero-chitobioses and hetero-chitotetraoses is described in this thesis. Dimethylmaleoyl and phthaloyl groups were used for protection of the amines. The donor was activated as the trichloroacetimidate in order to form the β-linkages. Glycosylation in the presence of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, followed by N- and O-deprotection furnished chitobioses and chitotetraoses in good yields.
N2  - Chitooligosacchride bestehen aus linear β-(1→4)-verknüpften 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose (GlcNAc) and/or 2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose (GlcN) Einheiten. Sie beanspruchen aufgrund ihrer bemerkenswerten biologischen Eigenschaften – u.a. antibakterielle, antitumor, antimykotische und Elicitor Aktivität - grosses Interesse. Sie sind durch chemischen oder enzymatischen Abbau von Chitosan zugänglich, wobei diese Methoden unausweichlich zu komplexen, sehr heterogenen Mischungen von Chiooligosacchariden führen. Chemische Synthesen von Chitooligosacchariden mit definierter Sequenz von GlcNAc und GlcN Einheiten sind daher von erheblichem Interesse. In der vorliegenden Arbeit werden Synthesen von partiell acetylierten Chitobiosen und –tetraosen beschrieben. Die Aminogruppen wurden als N-Dimethylmaleoyl- bzw. Phthaloylimide geschützt. Die Donoren wurden als Trichloacetimidate aktiviert, wobei aufgrund von Nachbargruppeneffekten ausschliesslich die β-Glycoside entstehen. Die Trimethylsilyltrifluoromethansulfonat-promovierte Glycosidierung geeigneter Akzeptoren lieferte schliesslich die Chitobiosen und die Chitotetraosen in guten Ausbeuten.
KW  - Kohlenhydrate
KW  - Chitooligosaccharide
KW  - Glycosylierung
KW  - Synthesemethoden
KW  - Trichloracetimidate
KW  - Carbohydrates
KW  - Chitooligosaccharides
KW  - Glycosylation
KW  - Synthetic methods
KW  - Trichloroacetimidates
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-17069
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TY  - THES
A1  - Weber, Jens
T1  - Meso- und mikroporöse Hochleistungspolymere : Synthese, Analytik und Anwendungen
T1  - Meso- and microporous high performance polymers : synthesis, characterisation and application
N2  - Die Arbeit beschreibt die Synthese, Charakterisierung und Anwendung von meso- und mikroporösen Hochleistungspolymeren. Im ersten Teil wird die Synthese von mesoporösen Polybenzimidazol (PBI) auf der Basis einer Templatierungsmethode vorgestellt. Auf der Grundlage kommerzieller Monomere und Silikatnanopartikel sowie eines neuen Vernetzers wurde ein Polymer-Silikat-Hybridmaterial aufgebaut. Das Herauslösen des Silikats mit Ammoniumhydrogendifluorid führt zu mesoporösen Polybenzimidazolen mit spherischen Poren von 9 bis 11 nm Durchmesser. Die Abhängigkeit der beobachteten Porosität vom Massenverhältnis Silikat zu Polymer wurde ebenso untersucht wie die Abhängigkeit der Porosität vom Vernetzergehalt. Die Porosität vollvernetzter Proben zeigt eine lineare Abhängigkeit vom Verhältnis Silikat zu Polymer bis zu einem Grenzwert von 1. Wird der Grenzwert überschritten, ist teilweiser Porenkollaps zu beobachten. Die Abhängigkeit der Porosität vom Vernetzergehalt bei festem Silikatgehalt ist nichtlinear. Oberhalb einer kritischen Vernetzerkonzentration wird eine komplette Replikation der Nanopartikel gefunden. Ist die Vernetzerkonzentration dagegen kleiner als der kritische Wert, so ist der völlige Kollaps einiger Poren bei Stabilität der verbleibenden Poren zu beobachten. Ein komplett unporöses PBI resultiert bei Abwesenheit des Vernetzers. Die mesoporösen PBI-Netzwerke konnten kontrolliert mit Phosphorsäure beladen werden. Die erhaltenen Addukte wurden auf ihre Protonenleitfähigkeit untersucht. Es kann gezeigt werden, dass die Nutzung der vordefinierten Morphologie im Vergleich zu einem unstrukturierten PBI in höheren Leitfähigkeiten resultiert. Durch die vernetzte Struktur war des Weiteren genügend mechanische Stabilität gegeben, um die Addukte reversibel und bei sehr guten Leitfähigkeiten bis zu Temperaturen von 190°C bei 0% relativer Feuchtigkeit zu untersuchen. Dies ist für unstrukturierte Phosphorsäure/PBI - Addukte aus linearem PBI nicht möglich. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Synthese intrinsisch mikroporöser Polyamide und Polyimide vorgestellt. Das Konzept intrinsisch mikroporöser Polymere konnte damit auf weitere Polymerklassen ausgeweitet werden. Als zentrales, strukturinduzierendes Motiv wurde 9,9'-Spirobifluoren gewählt. Dieses Molekül ist leicht und vielfältig zu di- bzw. tetrafunktionellen Monomeren modifizierbar. Dabei wurden bestehende Synthesevorschriften modifiziert bzw. neue Vorschriften entwickelt. Ein erster Schwerpunkt innerhalb des Kapitels lag in der Synthese und Charakterisierung von löslichen, intrinsisch mikroporösen, aromatischen Polyamid und Polyimid. Es konnte gezeigt werden, dass das Beobachten von Mikroporosität stark von der molekularen Architektur und der Verarbeitung der Polymere abhängig ist. Die Charakterisierung der Porosität erfolgte unter Nutzung von Stickstoffsorption, Kleinwinkelröntgenstreuung und Molecular Modeling. Es konnte gezeigt werden, dass die Proben stark vom Umgebungsdruck abhängigen Deformationen unterliegen. Die starke Quellung der Proben während des Sorptionsvorgangs konnte durch Anwendung des "dual sorption" Modells, also dem Auftreten von Porenfüllung und dadurch induzierter Henry-Sorption, erklärt werden. Der zweite Schwerpunkt des Kapitels beschreibt die Synthese und Charakterisierung mikroporöser Polyamid- und Polyimidnetzwerke. Während Polyimidnetzwerke auf Spirobifluorenbasis ausgeprägte Mikroporosität und spezifische Oberflächen von ca. 1100 m²/g aufwiesen, war die Situation für entsprechende Polyamidnetzwerke abweichend. Mittels Stickstoffsorption konnte keine Mikroporosität nachgewiesen werden, jedoch konnte mittels SAXS eine innere Grenzfläche von ca. 300 m²/g nachgewiesen werden. Durch die in dieser Arbeit gezeigten Experimente kann die Grenze zwischen Polymeren mit hohem freien Volumen und mikroporösen Polymeren somit etwas genauer gezogen werden. ausgeprägte Mikroporosität kann nur in extrem steifen Strukturen nachgewiesen werden. Die Kombination der Konzepte "Mesoporosität durch Templatierung" und "Mikroporosität durch strukturierte Monomere" hatte ein hierarchisch strukturiertes Polybenzimidazol zum Ergebnis. Die Präsenz einer Strukturierung im molekularen Maßstab konnte SAXS bewiesen werden. Das so strukturierte Polybenzimidazol zeichnete sich durch eine höhere Protonenleitfähigkeit im Vergleich zu einem rein mesoporösen PBI aus. Der letzte Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung einer neuen Synthesemethode zur Herstellung von Polybenzimidazol. Es konnte gezeigt werden, dass lineares PBI in einer eutektischen Salzschmelze aus Lithium- und Kaliumchlorid synthetisiert werden kann. Die Umsetzung der spirobifluorenbasierten Monomere zu löslichem oder vernetztem PBI ist in der Salzschmelze möglich.
N2  - The first part of the thesis describes the synthesis and characterisation of cross linked, mesoporous poly(benzimidazole) (PBI) prepared by a hard templating approach. Silica nanoparticles were used as template and removed after the polycondensation by immersing the hybrid material in aqueous NH4HF2 solution. The resulting mesoporous PBI showed surface areas up to 200 m²/g as established by N2 BET and porosities up to 37 vol.-%. The influence of the template and cross linker content on the observable porosity was investigated. Nitrogen sorption and small angle x-ray scattering (SAXS) were employed as analytical techniques. The template morphology was reproduced almost perfectly, yielding spherical pores of 11 nm in diameter if the samples were fully cross linked. It was shown that there is a linear dependence of the porosity on the template content up to a critical weight ratio of silica/polymer. If the silica content is raised above 50 wt.-% partial collapse of pores is observed. The dependence of the porosity on the cross linker content at constant amount of template was found to be non-linear. At the absence of any cross linker, no porosity was observed after template removal. At 10 mol-% cross linker the onset of porosity could be observed. At higher cross linker contents, the porosity was nearly the same as for the fully cross linked PBI. The mesoporous PBI could be loaded with crystalline phosphoric acid to yield highly proton conductive materials. It was shown that the material retains its nanostructure when loaded with phosphoric acid even after annealing at 180_C for 12 h. The conductivity of the nanostructured samples was one to two orders of magnitude higher than the conductivity of a nonstructured sample. The impact of the cross linking density on the conductivity was also investigated. The second part of the work describes the synthesis and characterisation of microporous poly(amide)s and poly(imide)s. 9,9'-spirobifluorene derivatives were used to introduce a rigid, structure-directing motif which prevents the polymer chains from close packing. Firstly, the synthesis of soluble poly(amide)s and poly(imide) is described. It was observed that the microporosity is strongly dependent on the processing of the soluble polymers. In the case when polymers were precipitated from solvents of high polarity no microporosity was observed, while polymers prone to solvation in solvents of lower polarity exhibited microporosity as observed in nitrogen sorption measurements. Wide angle x-ray scattering (WAXS) showed that the microstructure was indeed dependent on the processing conditions. SAXS measurements of the polymers revealed that nitrogen sorption alone is not sufficient for the analysis of the porosity. A significant mismatch between the results obtained by the two methods indicated that only a fraction of the pore volume of the polymers was accessible for nitrogen molecules. The second part of the chapter describes the synthesis, characterisation and application of spirobifluorene based, cross linked poly(amide)s and poly(imide)s. The poly(amide) networks did not show any microporosity when analysed by nitrogen sorption. This led to the conclusion that the amide bond is too weak to withstand the interfacial forces. In contrast, poly(imide) networks exhibited pronounced microporosity with surface areas of around 1000 m2/g. The analysis of these networks was again done by nitrogen sorption and SAXS. Furthermore, molecular modelling was used to calculate the true and apparent densities of the networks. In case of the poly(imide) networks, the results of the various measurement techniques were in reasonable agreement. This indicates that the pore volume was nearly completely accessible. Finally it was established that the structure directing motif is necessary to obtain microporous polymers, as a poly(imide) prepared from a spatially undefined monomer did not feature microporosity. Pressure dependent SAXS measurements showed that the polymer networks undergo significant elastic deformations upon evacuation. This behavior complicates the analysis of the nitrogen sorption data, making it impossible to extract reliable pore size distributions. The third and last part of the thesis deals with the development of a new reaction medium for the synthesis of poly(benzimidazole). An eutectic salt melt, composed of lithium chloride and potassium chloride was used in an ionothermal synthesis of linear PBI, opening a green chemistry route towards PBI. The influence of the reaction conditions on the properties of the resulting polymers was investigated. The new reaction medium allowed furthermore the synthesis of linear and cross linked spirobifluorene based PBIs. This is not easily possible by using the classical synthetic pathways towards PBI. The spirobifluorene based PBIs synthesized in this work did, however not feature intrinsic microporosity.
KW  - poröse Polymere
KW  - Röntgenkleinwinkelstreuung
KW  - Gassorption
KW  - Protonenleitfähigkeit
KW  - porous polymers
KW  - small-angle x-ray scattering
KW  - gas sorption
KW  - proton conductivity
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-15994
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TY  - THES
A1  - Sapei, Lanny
T1  - Characterisation of silica in Equisetum hyemale and its transformation into biomorphous ceramics
T1  - Charakterisierung von Siliciumdioxid in Winterschachtelhalmen und dessen Umwandlung in biomorphe Keramiken
N2  - Equisetum spp. (horsetail / “Schachtelhalm”) is the only surviving genus of the primitive Sphenopsids vascular plants which reached their zenith during the Carboniferous era. It is an herbaceous plant and is distinguished by jointed stems with fused whorl of nodal leaves. The plant has been used for scouring kitchen utensils and polishing wood during the past time due to its high silica encrustations in the epidermis. Equisetum hyemale (scouring rush) can accumulate silica up to 16% dry weight in its tissue, which makes this plant an interesting candidate as a renewable resource of silica for the synthesis of biomorphous ceramics. The thesis comprises a comprehensive experimental study of silica accumulations in E.hyemale using different characterisation techniques at all hierarchical levels. The obtained results shed light on the local distribution, chemical form, crystallinity, and nanostructure of biogenic silica in E.hyemale which were quite unclear until now. Furthermore, isolation of biogenic silica from E.hyemale to obtain high grade mesoporous silica with high purity is investigated. Finally, syntheses of silicon carbide (b-SiC) by a direct thermoconversion process of E.hyemale is attempted, which is a promising material for high performance ceramics. It is found that silica is deposited continuously on the entire epidermal layer with the highest concentration on the knobs. The highest silicon content is at the knob tips (≈ 33%), followed by epidermal flank (≈ 17%), and inner lower knob (≈ 6%), whereas there is almost no silicon found in the interior parts. Raman spectroscopy reveals the presence of at least two silica modifications in E.hyemale. The first type is pure hydrated amorphous silica restricted to the knob tips. The second type is accumulated on the entire continuous outer layer adjacent to the epidermis cell walls. It is lacking silanol groups and is intimately associated with polysaccharides (cellulose, hemicellulose, pectin) and inorganic compounds. Silica deposited in E.hyemale is found to be mostly amorphous with almost negligible amounts of crystalline silica in the form of a-quartz (< 7%). The silica primary particles have a plate-like shape with a thickness of about 2 nm. Pure mesoporous amorphous silica with an open surface area up to 400 m2/g can be obtained from E.hyemale after leaching the plant with HCl to remove the inorganic impurities followed by a calcination treatment. The optimum calcination temperature appears to be around 500°C. Calcination of untreated E.hyemale causes a collapse of the biogenic silica structure which is mainly attributed to the detrimental action of alkali ions present in the native plant. Finally, pure b-SiC with a surface area of about 12 m2/g is obtained upon direct pyrolysis of HCl-treated E.hyemale samples in argon atmosphere. The original structure of native E.hyemale is substantially retained in the biomorphous b-SiC. The results of this thesis lead to a better understanding of the silicification process and allow to draw conclusions about the role of silica in E.hyemale. In particular, a templating role of the plant biopolymers for the synthesis of the nanostructured silica within the plant body can be deduced. Moreover, the high grade ultrafine amorphous silica isolated from E.hyemale promises applications as adsorbent and catalyst support and as silica source for the fabrication of silica-based composites. The synthesis of biomorphous b-SiC from sustainable and low-cost E.hyemale is still in its initial stage. The present thesis demonstrates the principal possibility of carbothermal synthesis of SiC from E.hyemale with the prospect of potential applications, for instance as refractory materials, catalyst supports, or high performance advanced ceramics.
N2  - Equisetum spp. (Schachtelhalm) ist die einzige überlebende Gattung der Schachtelhalmgewächse, die ihren Zenit während der Karbon Ära erreichten. Der Schachtelhalm ist eine krautartige Pflanze und wird durch verbundene Stämme mit fixiertem Wirtel der Knotenblätter unterschieden. Aufgrund seiner hohen Siliciumdioxid Bedeckung in der Epidermis sind Winterschachtelhalmen lange Zeit zur Reinigung von Küchegeräten und zum Polieren von Holz verwendet worden. Der Winterschachtelhalm (auch Scheuerkraut genannt) kann Siliciumdioxid bis zu 16% Trockengewicht in seinem Gewebe ansammeln. Dies macht aus dieser Pflanze einen interessanten Kandidaten als erneubare Ressource von Siliciumdioxid für die Synthese von biomorphen Keramiken. Die vorliegende Doktorarbeit beinhaltet eine ausführliche experimentelle Studie der Siliciumdioxidansammlungen in Winterschachtelhalmen mittels unterschiedlicher Charakterisierungstechniken auf allen hierarchischen Ebenen. Die Ergebnisse der Arbeit werfen neues Licht auf die lokale Verteilung, die chemischen Form, die Kristallinität und die Nanostruktur des biogenen Siliciumdioxids, die bisher ziemlich unklar waren. Außerdem werden Möglichkeiten zur Isolierung des biogenen Siliciumdioxids aus Winterschachtelhalmen untersucht, um hochgradig reines Siliciumdioxid zu erhalten. Auch wird die direkte carbothermale Synthese von Siliciumkarbid (b-SiC) aus Schachtelhalmen untersucht, mit dem Ziel einer kostengünstigen Herstellung von Hochleistungskeramiken aus nachwachsenden Rohstoffen Es wird gezeigt, dass das Siliciumdioxid in einer kontinuierlichen Schicht in der Epidermis vorliegt, mit der höchsten Siliciumkonzentration in den auffälligen knopfartigen Ausbuchtungen. Den höchsten Siliciumgehalt zeigen die Knopfspitzen (≈ 33%), gefolgt von der epidermalen Flanke (≈ 17%) und inneren unteren Teile der Knöpfe (≈ 6%), während es in den inneren Teilen der Pflanze praktisch kein Silicium gibt. Ramanspektroskopie beweist eindeutig, dass mindestens zwei Siliciumdioxid Modifikationen vorhanden sind. Der erste Typ ist reines hydratisiertes amorphes Siliciumdioxid, das auf den Bereich der Knopfspitzen beschränkt ist. Der zweite Typ wird in der gesamten kontinuierlichen äußeren Schicht angesammelt, weist keine Ramanbanden von Silanolgruppen auf, und ist örtlich eng verknüpft mit Banden von Polysacchariden (Zellulose, Hemizellulose, Pektin) sowie anorganischen Verbindungen. Der Großteil des Siliciumdioxids in Winterschachtelhalmen ist amorph mit unwesentlichen Mengen an kristallinem a-Quarz (< 7%). Die primären Siliciumdioxidpartikel haben eine plattenähnliche Form mit einer Dicke von ungefähr 2 nm. Hochreines mesoporöses amorphes Siliciumdioxid mit offener Porosität und innerer Oberfläche bis zu 400 m2/g kann aus Winterschachtelhalmen isoliert werden. Dies wird erreicht indem man die Pflanze mit Salzsäure behandelt um die anorganischen Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von einer Kalzinierung, wobei die optimale Temperatur bei etwa 500°C liegt. Im Gegensatz zu den chemisch vorbehandelten Schachtelhalmen, verursacht die Kalzinierung von unbehandelten Winterschachtelhalmen einen Kollaps der biogenen Siliciumdioxidstruktur, und es werden nur sehr kleine innere Oberflächen erzielt. Dies wird hauptsächlich dem Einfluss der Alkaliionen zugeschrieben die in der unbehandelten Pflanze vorhanden sind. Es wird schließlich gezeigt, dass durch direkte Pyrolyse der HCl-behandelten Winterschachtelhalme in Argonatmosphäre reines b-SiC mit einer Oberfläche von ungefähr 12 m2/g erzeugt werden kann. Die ursprüngliche Struktur von natürlichen Winterschachtelhalmen bleibt dabei im Wesentlichen im biomorphen b-SiC erhalten. Die Ergebnisse dieser Arbeit führen zu einem besseren Verständnis des Silicifizierungsprozesses und erlauben es auch, Aussagen über die mögliche Rolle von Siliciumdioxid in E.hyemale zu treffen. Insbesondere kann den Pflanzenpolymeren die Rolle eines Templates bei der Synthese des biogenen Siliciumdioxids im Pflanzengewebe zugeschrieben werden. Das aus den Pflanzen isolierte ultrafeine amorphe Siliciumdioxid mit hoher Reinheit verspricht potentielle Anwendungen, z.B. als Adsorbent oder Katalysatorsupport, und auch als Füllmaterial für die Herstellung von Komopositmaterialien. Die Synthese von biomorphem b-SiC aus erneubaren und preiswerten Winterschachtelhalmen steht zwar erst am Anfang, jedoch konnte die vorliegende Arbeit die prinzipielle Machbarkeit aufzeigen. Dieses Material scheint sehr vielversprechend für eine Reihe technischer Anwendung, zum Beispiel als Refraktärmaterial, Katalysatorsupport oder neuartige Hochleistungskeramik.
KW  - Siliciumdioxid
KW  - Winterschachtelhalm
KW  - Raman
KW  - Röntgenbeugung
KW  - Mikrotomographie
KW  - silica
KW  - Equisetum hyemale
KW  - Raman
KW  - SAXS
KW  - microtomography
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-15883
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TY  - THES
A1  - Frankovitch, Christine Marie
T1  - Optical methods for monitoring biological parameters of phototropic microorganisms during cultivation
T1  - Optische Verfahren zur Beobachtung biologischer Parameter während der Kultivierung phototropischer Mikroorganismen
N2  - Phototropic microalgae have a large potential for producing valuable substances for the feed, food, cosmetics, pigment, bioremediation, and pharmacy industries as well as for biotechnological processes. Today it is estimated that the microalgal aquaculture worldwide production is 5000 tons of dry matter per year (not taking into account processed products) making it an approximately $1.25 billion U.S. per year industry. In this work, several spectroscopic techniques were utilized for the investigation of microalgae cells. Specifically, photondensity wave spectroscopy was applied as a technique for the on-line observation of the culture. For effective evaluation of the photosynthetic growth processes, fast and non-invasive sensor systems that analyze the relevant biological and technical process parameters are preferred. Traditionally, the biomass in a photobioreactor is quantified with the help of turbidimetry measurements, which require extensive calibration. Another problem frequently encountered when using spectral analysis for investigating solutions is that samples of interest are often undiluted and highly scattering and do not adhere to Beer-Lambert's law. Due to the fluorescence properties of chlorophyll, fluorescence spectroscopy techniques including fluorescence lifetime imaging and single photon counting could be applied to provide images of the cells as well as determine the effects of excitation intensity on the fluorescence lifetime, which is an indicator of the condition of the cell. A photon density wave is a sinusoidally intensity-modulated optical wave stemming from a point-source of light, which propagates through diffuse medium and exhibits amplitude and phase variations. Light propagation though strongly scattering media can be described by the P1 approximation to the Boltzmann transport equation. Photon density wave spectroscopy enables the ability to differentiate between scattered and absorbed light, which is desired so that an independent determination of the reduced scattering and absorption coefficients can be made. The absorption coefficient is related to the pigment content in the cells, and the reduced scattering coefficient can be used to characterize physical and morphological properties of the medium and was here applied for the determination of the average cell size.
N2  - Phototropische Mikroalgen besitzen ein großes Potential für die Herstellung von wertvollen Substanzen sowohl für die Futtermittel-, Lebensmittel-, kosmetische und pharmazeutische Industrie, als auch für die Farbstoffsynthese. Heutzutage werden schätzungsweise 5000 Tonnen Mikroalgen Trockensubstanz pro Jahr mit einem Jahresumsatz von 1,25 Mrd. US-Dollar produziert. In dieser Arbeit wurden diverse spektroskopische Untersuchungsmethoden für die Betrachtung der Zellen verwendet. Die Photonendichtewellenspektroskopie (PDW) fand dabei insbesondere bei der on-line Beobachtung der Zellen Anwendung. Voraussetzungen für die effektive Beobachtung von photosynthetischen Wachstumsprozessen sind schnell und nicht-invasiv arbeitende Sensoren. Normalerweise wird die dabei zu untersuchende Biomasse in einem Photobioreaktor mittels Trübungsmessungen quantifiziert. Dies setzt jedoch eine sehr aufwendige Kalibration voraus. Da diese Proben zusätzlich meist in unverdünnter Form vorliegen, streuen sie stark und folgen daher nicht dem Lambert-Beer'schen Gesetz. Aufgrund der Fluoreszenzeigenschaften des Chlorophylls können fluoreszenzspektroskopische Methoden wie fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) und time correlated single photon counting (TCSPC) angwendet werden. Diese Methoden werden dabei für die visuelle Darstellung der Zellen und für die Messung der Fluoreszenzlebenszeit genutzt. Eine Photondichtewelle ist eine sinusförmig intensitätsmodulierte optische Welle, die sich, ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle, durch das untersuchte Medium ausbreitet, wobei sich Phase und Amplitude der Welle verändern. Die Ausbreitung der Welle wird von der P1-Näherung der Boltzmann-Transport-Gleichung beschrieben. Mittels PDW kann zwischen streuenden und absorbierenden Eigenschaften von trüben Probe unterschieden werden. Dies erlaubt die Absolutbestimmung des Absorptions- und reduzierten Streukoeffizienten, die für die Qualifizierung der Probe, insbesondere der Teilchengrößenbestimmung, herangezogen werden.
KW  - Photonendichtewellen
KW  - Mikroalgen
KW  - Photon density waves
KW  - Microalgae
KW  - On.Line Monitoring
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-15403
ER  - 
TY  - THES
A1  - Adelhelm, Philipp
T1  - Novel carbon materials with hierarchical porosity : templating strategies and advanced characterization
T1  - Neue Kohlenstoffmaterialien mit hierarchischer Porosität : Strategien der Templatierung und erweiterte Charakterisierung
N2  - The aim of this work was the generation of carbon materials with high surface area, exhibiting a hierarchical pore system in the macro- and mesorange. Such a pore system facilitates the transport through the material and enhances the interaction with the carbon matrix (macropores are pores with diameters > 50 nm, mesopores between 2 – 50 nm). Thereto, new strategies for the synthesis of novel carbon materials with designed porosity were developed that are in particular useful for the storage of energy. Besides the porosity, it is the graphene structure itself that determines the properties of a carbon material. Non-graphitic carbon materials usually exhibit a quite large degree of disorder with many defects in the graphene structure, and thus exhibit inherent microporosity (d < 2nm). These pores are traps and oppose reversible interaction with the carbon matrix. Furthermore they reduce the stability and conductivity of the carbon material, which was undesired for the proposed applications. As one part of this work, the graphene structures of different non-graphitic carbon materials were studied in detail using a novel wide-angle x-ray scattering model that allowed precise information about the nature of the carbon building units (graphene stacks). Different carbon precursors were evaluated regarding their potential use for the synthesis shown in this work, whereas mesophase pitch proved to be advantageous when a less disordered carbon microstructure is desired. By using mesophase pitch as carbon precursor, two templating strategies were developed using the nanocasting approach. The synthesized (monolithic) materials combined for the first time the advantages of a hierarchical interconnected pore system in the macro- and mesorange with the advantages of mesophase pitch as carbon precursor. In the first case, hierarchical macro- / mesoporous carbon monoliths were synthesized by replication of hard (silica) templates. Thus, a suitable synthesis procedure was developed that allowed the infiltration of the template with the hardly soluble carbon precursor. In the second case, hierarchical macro- / mesoporous carbon materials were synthesized by a novel soft-templating technique, taking advantage of the phase separation (spinodal decomposition) between mesophase pitch and polystyrene. The synthesis also allowed the generation of monolithic samples and incorporation of functional nanoparticles into the material. The synthesized materials showed excellent properties as an anode material in lithium batteries and support material for supercapacitors.
N2  - Kohlenstoffmaterialien finden aufgrund ihrer Vielseitigkeit heute in den unterschiedlichsten Bereichen des täglichen Lebens ihren Einsatz. Bekannte Beispiele sind Kohlenstofffasern in Verbundwerkstoffen, Graphit als trockenes Schmiermittel, oder Aktivkohlen in Filtersystemen. Ferner wird Graphit als Elektrodenmaterial auch in Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Wegen knapper werdender Ressourcen von Öl und Gas wurde in den letzten Jahren verstärkt an der Entwicklung neuer Materialien für die Speicherung von Wasserstoff und elektrischer Energie gearbeitet. Die Nanotechnologie ist dabei auch für neue Kohlenstoffmaterialien zukunftsweisend, denn sie stellt weitere Anwendungsmöglichkeiten in Aussicht. In dieser Arbeit wurden hierzu mittels des sogenannten Nanocastings neue Kohlenstoffmaterialien für Energieanwendungen, insbesondere zur Speicherung von elektrischer Energie entwickelt. Die Eigenschaften eines Kohlenstoffmaterials beruhen im Wesentlichen auf der Struktur des Kohlenstoffs im molekularen Bereich. Die in dieser Arbeit hergestellten Materialen bestehen aus nichtgraphitischem Kohlenstoff und wurden im ersten Teil der Arbeit mit den Methoden der Röntgenstreuung genau untersucht. Eine speziell für diese Art von Kohlenstoffen kürzlich entwickelte Modellfunktion wurde dazu an die experimentellen Streubilder angepasst. Das verwendete Modell basiert dabei auf den wesentlichen Strukturmerkmalen von nichtgraphitischem Kohlenstoff und ermöglichte von daher eine detaillierte Beschreibung der Materialien. Im Gegensatz zu den meisten nichtgraphitischen Kohlenstoffen konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Mesophasen-Pech als Vorläufersubstanz (Precursor) ein Material mit vergleichsweise geringem Grad an Unordnung ermöglicht. Solch ein Material erlaubt eine ähnlich reversible Einlagerung von Lithium-Ionen wie Graphit, weist aber gleichzeitig wegen des nichtgraphitischen Charakters eine deutlich höhere Speicherfähigkeit auf. Zur Beschreibung der Porosität eines Materials verwendet man die Begriffe der Makro-, Meso-, und Mikroporen. Die Aktivität eines Materials kann durch die Erhöhung der Oberfläche noch erheblich gesteigert werden. Hohe Oberflächen können insbesondere durch die Schaffung von Poren im Nanometerbereich erzielt werden. Um die Zugänglichkeit zu diesen Poren zu steigern, weist ein Material idealerweise zusätzlich ein kontinuierliches makroporöses Transportsystem (Porendurchmesser d > 50 nm) auf. Solch eine Art von Porosität über mehrere Größenordnungen wird allgemein als „hierarchische Porosität“ bezeichnet. Für elektrochemische Anwendungen sind sogenannte Mesoporen (d = 2 – 50 nm) relevant, da noch kleinere Poren (Mikroporen, d < 2 nm) z.B. zu einer irreversiblen Bindung von Lithium- Ionen führen können. Wird Mesophasen-Pech als Kohlenstoffprekursor verwendet, kann die Entstehung dieser Mikroporen verhindert werden. Im zweiten und dritten Teil der Arbeit konnte mit den Methoden des „Nanocastings“ zum ersten Mal die spezielle Struktur des Mesophasen-Pech basierenden Kohlenstoffmaterials mit den Vorteilen einer hierarchischen (makro- / meso-) Porosität kombiniert werden. Im ersten Syntheseverfahren wurde dazu ein sogenanntes „hartes Templat“ mit entsprechender Porosität aus Siliziumdioxid repliziert. Aufgrund der hohen Viskosität des Pechs und der geringen Löslichkeit wurde dazu ein Verfahren entwickelt, das die Infiltration des Templates auch auf der Nanometerebene ermöglicht. Das Material konnte in Form größerer Körper (Monolithen) hergestellt werden, die im Vergleich zu Pulvern eine bessere technische Verwendung ermöglichen. Im zweiten Syntheseverfahren konnte die Herstellung eines hierarchisch makro- / mesoporösen Kohlenstoffmaterials erstmals mittels eines weichen Templates (organisches Polymer) erreicht werden. Die einfache Entfernung von weichen Templaten durch eine geeignete Temperaturbehandlung, macht dieses Verfahren im Vergleich zu hart templatierten Materialien kostengünstiger und stellt eine technische Umsetzung in Aussicht. Desweiteren erlaubt das Syntheseverfahren die Herstellung von monolithischen Körpern und die Einbindung funktionaler Nanopartikel. Die hergestellten Materialien zeigen exzellente Eigenschaften als Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien und als Trägermaterial für Superkondensatoren.
KW  - Mesoporosität
KW  - hierarchische Porosität
KW  - weiche und harte Templatierung
KW  - Kohlenstoffmaterialien
KW  - Weitwinkelröntgenstreuung
KW  - Mesoporosity
KW  - hierarchical porosity
KW  - soft and hard templating
KW  - carbon materials
KW  - wide-angle x-ray scattering
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-15053
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A1  - Niehus, Christina
T1  - Untersuchungen zur Selektivität unterschiedlich substituierter Iminodiessigsäure-Ionenaustauscher gegenüber zweiwertigen Metallionen
T1  - Research into the selectivity of iminodiacetat-ion-exchangers compared to bivalent metals
N2  - Zur selektiven Entfernung von Schwermetallen aus industriellen Abwässern und Prozesslösungen der metallverarbeitenden Industrie werden synthetische metallkomplexierende funktionelle Polymere – mit Iminodiessigsäure (IDE) als aktive Spezies – seit Jahren erfolgreich zur Eliminierung störender Kationen eingesetzt. Ständig steigende Anforderungen an die Qualität der aufzubereitenden Wässer verlangen nach leistungsfähigen Selektivaustauschern, die den Erhalt der Eigenschaften von Prozesslösungen (z. B. pH-Wert, Salzgehalt) ermöglichen. Ziel der Untersuchungen war es, die strukturellen Matrixeinflüsse auf Beladung, Kapazität, Selektivität und Kinetik durch Variation der Matrix und der experimentellen Bedingungen näher zu untersuchen. Auf Basis einer monodispersen Erstsubstitution eines Styren-Divinylbenzen-Copolymerisates wurde durch gezielten Einbau funktioneller Gruppen – Synthese mit differenziertem Substitutionsgrad (TK/N 1-2) – versucht, systematisch den Einfluss des Substitutionsgrades der Matrix auf die Eigenschaften der Ionenaustauscher zu analysieren. Methodisch geordnet wurden zunächst die Versuche nach dem Batch- und anschließend nach dem Säulenverfahren durchgeführt und parallel dazu die Matrix charakterisiert. Das Verhalten der funktionellen Ankergruppen in Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung (pH-Bereich 2 - 5) wurde untersucht, der optimale Anreicherungs-pH-Wert, die maximale Beladung (Kapazität) und Selektivität der unterschiedlich substituierten Proben für die Schwermetall-Ionen Cu, Zn, Ni, Cd, Pb und Co ermittelt. Den statischen Versuchen folgten dynamische Untersuchungen im Säulenverfahren. Ziel war die Ermittlung des Durchbruchverhaltens und der Durchbruchkapazität bei optimalem pH-Wert in Abhängigkeit vom Substitutionsgrad gegenüber den Einzelmetallionen (Cu, Ni, Zn) und ausgewählten Paaren (Cu/Ni, Cu/Zn, Ni/Zn). Alle Ionenaustauscher wurden ausschließlich in der Ca-Form eingesetzt.
N2  - Selective ion exchange offers a good solution for cleaning many waste streams. The aim of this study was to develop selective ion exchange materials for effective and economical applications in waste water treatment. The investigation of chelate resins is based on iminodiacetate with different secondary substitution (degree of substitution TK/N 1 - 2, from aminoacetic acid to iminodiacetate as functional group). As comparison the weak acid resin Lewatit TP 207 was used. The research focused on the application of selective ion exchange resins for waste effluents to ascertain the feasibility of a selective ion exchange process employing chelating cation exchangers for heavy metal removal. The metals of interest were copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), cobalt (Co), lead (Pb) and cadmium (Cd) and the resins appointed in the Ca-form. The batch operation was conducted to determine the equilibrium data and the operating resin capacity, one of the most important properties. The main equilibrium parameter affecting the ion exchange was the pH value (array 2-5). The best accumulation pH value was obtained using pH 5 for all metals. The only exception was lead with pH 3. After determining the viability of the different resins with batch systems, this study has focused on the column mode experiments. They were generated for the selected resins in the continuous ion exchange process which are essentially reserved for industrial applications. A practical application of the breakthrough curves is the determination of the breakthrough time which helps to find the best operating conditions.
KW  - Schwermetallentfernung
KW  - Ionenaustauscher
KW  - schwach saure Chelataustauscher
KW  - Lewatit TP 207
KW  - heavy metal removal
KW  - ion exchange
KW  - chelating cation exchanger
KW  - weak acid resin
KW  - Lewatit TP 207
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-13190
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TY  - THES
A1  - Hartmann, Laura
T1  - Synthese monodisperser, multifunktionaler Poly(amidoamine) und ihre Anwendung als nicht-virale Vektoren für die Gentherapie
T1  - Synthesis of monodisperse, multifunctional poly(amidoamines) and their application as non-viral vectors for gene therapy
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese monodisperser, multifunktionaler Poly(amidoamine) (PAAs). Die Klasse der PAAs ist besonders interessant für eine Anwendung im Bereich der Biomedizin, da sie meist nicht toxisch ist, eine sehr geringe Immunogenizität zeigt und eine erhöhte Zellmembranpermeabilität besitzt. Allerdings ist der Einsatz linearer PAAs bisher limitiert, da ihre Synthese nur den Zugang von hoch-polydispersen Systemen mit einer streng alternierenden oder statistischen Verteilung von Funktionalitäten erlaubt. Es ist daher von großem Interesse diese Polymerklasse durch die Möglichkeit eines sequenzdefinierten Aufbaus und der Integration von neuen Funktionalitäten zu verbessern. Um dies zu ermöglichen, wurden, vergleichbar mit der etablierten Festphasensynthese von Peptiden, schrittweise funktionale Disäure- und Diamin-Bausteine an ein polymeres Träger-Harz addiert. Der sequenzielle Aufbau ermöglicht die Synthese monodisperser PAAs und die Kontrolle über die Monomersequenz. Die Wahl der Monomer-Bausteine und ihrer Funktionalitäten kann dabei für jede Addition neu getroffen werden und entscheidet so über die Sequenz der Funktionalitäten im Polymerrückgrat. Die verwendete Chemie entspricht dabei der Standardpeptidchemie, so dass mit Hilfe eines Peptidsynthese-Automaten die Synthese vollständig automatisiert werden konnte. Die Verwendung spezieller Trägerharze, die bereits mit einem synthetischen Polymerblock wie PEO oder auch mit einem Peptid vorbeladen waren, erlaubt die direkte Synthese von PEO- und Peptid-PAA Blockcopolymeren. Da die hier dargestellten PAAs später auf ihre Eignung als multivalente Polykationen in der Gentherapie getestet werden sollten, wurden zunächst Bausteine gewählt, die den Einbau verschiedener Aminfunktionalitäten ermöglichen. Die Bausteine müssen dabei so gewählt sein, dass sie kompatibel sind mit der Chemie des Peptidsynthesizers und eine quantitative Addition ohne Neben- oder Abbruchreaktionen garantieren. Darüber hinaus ist der Einbau von Peptidsequenzen und Disulfid-Einheiten in die PAA-Kette möglich, die z. B. für einen selektiven Abbau des Polymers im Organismus genutzt werden können. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die in dieser Arbeit vorgestellten PAA-Systeme großes Potenzial als nicht-virale Vektoren für die Gentransfektion bieten. Sie sind nicht toxisch und zeigen Zellaufnahme-Effizienzen von bis zu 77%. Die Gentransfereffizienz ist im Vergleich zu etablierten Polymer-Vektoren zwar noch sehr gering, aber die bisherigen Versuche zeigen bereits eine mögliche Ursache, nämlich die schlechte Freisetzung des Genmaterials innerhalb der Zelle. Eine Lösung dieses Problems bietet jedoch die weitere Modifizierung der PAA-Systeme durch den Einbau von Sollbruchstellen. Diese Sollbruchstellen ermöglichen einen programmierten Abbau des Polymers innerhalb der Zelle und damit sollte die Freisetzung des Genmaterials vom Träger deutlich erleichtert werden. Mögliche Bruchstellen sind z. B. enzymatisch gezielt spaltbare Peptideinheiten oder Disulfid-Einheiten, wie sie bereits als Bausteine für die PAA-Synthese vorgestellt wurden (vergl. Kapitel 4.4). Da nur innerhalb der Zelle ein reduzierendes elektrochemisches Potential besteht, werden z. B. Disulfid-Einheiten auch nur dort gespalten und bieten außerhalb der Zelle ausreichende Stabilität zum Erhalt der Polyplexstruktur. Neben einer Anwendung in der Gentherapie bieten die hier vorgestellten PAA-Systeme den Vorteil einer systematischen Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der Polyplexe. Es wurden verschiedene Zusammenhänge zwischen der chemischen Struktur der PAA-Segmente und der Art und Stärke der DNS-Komprimierung aufgezeigt. Die Komprimierungsstärke wiederum zeigte deutlichen Einfluss auf die Internalisierungsrate und damit auch Transfektionseffizienz. Darüber hinaus zeigte sich ein drastischer Einfluss des PEO-Blocks auf die Stabilisierung der Polyplexe sowie deren intrazelluläre Freisetzung bei Zusatz von Chloroquin. Dennoch bleiben aufgrund der Komplexität der Zusammenhänge noch viele Mechanismen der Transfektion unverstanden, und es muss Aufgabe folgender Arbeiten sein, das Potential der hier eingeführten monodispersen PAA-Systeme weiter auszuloten. So wäre z. B. eine Korrelation der Kettenlänge mit den Parametern der Polyplexbildung, der Zellaufnahme und Transfektionseffizienz von großem Interesse. Darüber hinaus bietet der Einbau von Sollbruchstellen wie kurzen Peptidsequenzen oder den hier bereits eingeführten Disulfid-Einheiten neue Möglichkeiten der gezielten Freisetzung und des programmierten Abbaus, die näher untersucht werden müssen. Neben der Anwendung im Bereich der Gentransfektion sind außerdem andere Gebiete für den Einsatz von monodispersen multifunktionalen PAAs denkbar, da diese kontrollierbare und einstellbare Wechselwirkungen ermöglichen.
N2  - Recently, linear poly(amidoamine)s (PAAs) have received considerable attention due to their excellent biocompatibility and ease of synthesis.[1] PAAs are multifunctional polymers, which often exhibit low inherent immunogenicity and reduced cyto- as well as hemotoxicity in contrast to established, cationic polymers such as poly(ethylene imines) (PEI) or poly(L-lysines) (PLL).[2] This makes PAAs highly suitable for biomedical and pharmacological applications in the fields of drug and gene delivery.[1,2] However, the full potential of these polymers cannot be accessed since the synthesis proceeds via an uncontrolled polyaddition reaction leading to ill-defined products with Mw/Mn ≥ 2. This does not only make rational design of polymer properties and the precise positioning of functionalities along the polymer backbone difficult, furthermore product registration becomes complicated because legislation requires increasingly more defined products. Here we present a novel synthesis route towards multifunctional, sequence-defined polyamides.[3] A fully automated, solid-phase polymer synthesis was developed and utilized to obtain linear PAA segments. These exhibit no molecular weight or chemical distributions due to their monodispersity (Mw/Mn = 1) and their controlled monomer sequence. The compatibility of the PAA-synthesis with the standard Fmoc/tBu solid-phase supported peptide synthesis has been preserved, making this route a versatile approach to peptide-PAA (Pep-PAA) and poly(ethylene oxide)-PAA (PEO-PAA) conjugates. Several Pep-PAA and PEO-PAA conjugates were synthesized, exhibiting PAA segments with different cationic functionalities. These conjugates were analyzed concerning their cytotoxicity showing very promising results. Additionally their potential to complex plasmid-DNA and to form so-called polyplexes for non-viral gene delivery was tested. A strong relationship between the monomer sequence and the polyplex structure was observed, depending on the balance and total amount of tertiary, secondary and primary amine functionalities within the PAA-segment. Moreover the monomer sequence has a strong influence on the biological properties such as the cell-internalization of polyplexes as well as the transfection activity. This clear correlation between the chemical assembly and the resulting biological properties may help to further the understanding of the mechanisms of gene delivery by polymeric carriers and hence to promote the rational design of better suited systems. Even if the transfection activity for the PAA-polpylexes might still be not comparable to the established “gold standard” PEI, their low level of toxicity and the possibility to improve the system by adjusting the monomer sequence shows great potential as carrier systems in drug or gene delivery.
KW  - Poly(amidoamine)
KW  - Gentherapie
KW  - nicht-viral
KW  - monodispers
KW  - Monomersequenz
KW  - poly(amidoamine)
KW  - gene therapy
KW  - non-viral
KW  - monodisperse
KW  - monomer-sequence
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-13129
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TY  - THES
A1  - Wattebled, Laurent
T1  - Oligomeric surfactants as novel type of amphiphiles : structure - property relationships and behaviour with additives
T1  - Oligomere Tenside als neuer Typ von Amphiphilen : Struktur-Eigenschaft-Beziehungen und Verhalten mit Additiven.
N2  - The properties of a series of well-defined new surfactant oligomers (dimers to tetramers)were examined. From a molecular point of view, these oligomeric surfactants consist of simple monomeric cationic surfactant fragments coupled via the hydrophilic ammonium chloride head groups by spacer groups (different in nature and length). Properties of these cationic surfactant oligomers in aqueous solution such as solubility, micellization and surface activity, micellar size and aggregation number were discussed with respect to the two new molecular variables introduced, i.e. degree of oligomerization and spacer group, in order to establish structure – property relationships. Thus, increasing the degree of oligomerization results in a pronounced decrease of the critical micellization concentration (CMC). Both reduced spacer length and increased spacer hydrophobicity lead to a decrease of the CMC, but to a lesser extent. For these particular compounds, the formed micelles are relatively small and their aggregation number decreases with increasing the degree of oligomerization, increasing spacer length and sterical hindrance. In addition, pseudo-phase diagrams were established for the dimeric surfactants in more complex systems, namely inverse microemulsions, demonstrating again the important influence of the spacer group on the surfactant behaviour. Furthermore, the influence of additives on the property profile of the dimeric compounds was examined, in order to see if the solution properties can be improved while using less material. Strong synergistic effects were observed by adding special organic salts (e.g. sodium salicylate, sodium vinyl benzoate, etc.) to the surfactant dimers in stoichiometric amounts. For such mixtures, the critical aggregation concentration is strongly shifted to lower concentration, the effect being more pronounced for dimers than for analogous monomers. A sharp decrease of the surface tension can also be attained. Many of the organic anions produce viscoelastic solutions when added to the relatively short-chain dimers in aqueous solution, as evidenced by rheological measurements. This behaviour reflects the formation of entangled wormlike micelles due to strong interactions of the anions with the cationic surfactants, decreasing the curvature of the micellar aggregates. It is found that the associative behaviour is enhanced by dimerization. For a given counterion, the spacer group may also induce a stronger viscosifying effect depending on its length and hydrophobicity. Oppositely charged surfactants were combined with the cationic dimers, too. First, some mixtures with the conventional anionic surfactant SDS revealed vesicular aggregates in solution. Also, in view of these catanionic mixtures, a novel anionic dimeric surfactant based on EDTA was synthesized and studied. The synthesis route is relatively simple and the compound exhibits particularly appealing properties such as low CMC and σCMC values, good solubilization capacity of hydrophobic probes and high tolerance to hard water. Noteworthy, mixtures with particular cationic dimers gave rise to viscous solutions, reflecting the micelle growth.
N2  - Die Eigenschaften einer Reihe gut definierter neuer oligomerer Tenside (von Dimeren bis zu Tetrameren) wurden untersucht. Strukturell bestehen diese oligomeren Tenside aus einfachen monomeren kationischen Tensidfragmenten, die über die hydrophile Kopfgruppe (Tetraalkyl-Ammoniumchlorid) durch „Spacer“-Gruppen unterschiedlicher Natur und Länge miteinander verbunden/gekoppelt sind. Die Eigenschaften dieser kationischen oligomeren Tenside in wässriger Lösung wie Löslichkeit, kritische Mizellbildungskonzentration und Oberflächenaktivität, Mizellgröße und Aggregationszahl werden in Bezug auf die zwei neuen molekularen Variabeln (d.h. dem Oligomerisationsgrad und der Spacer-Gruppe) untersucht, um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen abzuleiten. Die Erhöhung des Oligomerizationsgrads verringert stark die kritische Mizellbildungskonzentration (CMC). Eine kurze Spacer-Länge oder ein erhöhte Hydrophobie des Spacers erniedrigt die CMC ebenfalls, aber in einem geringeren Umfang. Die gebildeten Mizellen sind relativ klein und ihre Aggregationszahl nimmt mit zunehmendem Oligomerisationsgrad ab, genau wie mit zunehmender Spacerlänge oder sterischer Behinderung. Außerdem wurden Pseudo-Phasendiagramme für die Gemini-Tenside in komplexen Systemen, nämlich in inversen Mikroemulsionen untersucht. Auch hier zeigt die Spacer-Gruppe einen großen Einfluß auf das Tensidverhalten. Weiterhin wurde der Einfluss von Zusätzen auf das Eigenschaftsprofil der dimeren Tenside untersucht. Starke Synergien wurden beobachtet, wenn man spezielle organische Anionen (z.B. Natriumsalicylat, Natriumvinylbenzoat, etc.) zu den dimeren Tensiden in stöchiometrischen Mengen hinzugibt. Für solche Mischungen wird die Mizellbildungskonzentration stark zu niedrigen Konzentrationen verschoben, wobei der Effekt für die Dimere ausgeprägter als für die analogen Monomere ist. Eine Verringerung der Oberflächenspannung wird ebenfalls erreicht. Gemini-Tenside mit geeigneten Spacer-Gruppen bilden nach Zugabe ausgewählter organischer Anionen viskoelastische Lösungen, selbst wenn die dimeren Tenside nur über relativ kurz Alkylketten verfügen. Dies wurde mittels rheologischer Messungen gezeigt. Dieses Verhalten resultiert aus der Bildung langer Zylinder-Mizellen aufgrund der starken Wechselwirkung der Anionen mit den kationischen Tensiden, die die Krümmung der mizellaren Strukturen verringern. Es wurde auch festgestellt, dass das assoziative Verhalten durch die Dimerisation erhöht wird. Für ein gegebenes Gegenion kann die Spacer-Gruppe den verdickenden Effekt verstärken, in Abhängichkeit von seiner Länge und Hydrophobie. Als weitere Zusätze wurden entgegengesetzt geladene Tenside wurden mit den kationischen Dimeren kombiniert. Einige Mischungen mit dem käuflichen anionischen Tensid SDS bilden Vesikel in Lösung. Mit Blick auf diese katanionischen Mischungen wurde ein neues anionisches Gemini-Tensid, das auf EDTA basiert ist, synthetisiert und charakterisiert. Der Syntheseweg ist relativ einfach und das Tensid zeigt interessante Eigenschaften wie niedrige CMC- und scmc-Werte, gute Solubilisierungskapazität von hydrophoben Substanzen und hohe Toleranz gegen hartes Wasser. Mischungen dieses anionischen Tensids mit bestimmten kationischen Dimeren bilden visköse Lösungen, was ein starkes Mizell-Wachstum widerspiegelt.
KW  - Tenside
KW  - Oligomere
KW  - "Spacer"-Gruppe
KW  - Mizellbildung
KW  - Hydrotrope
KW  - surfactants
KW  - oligomers
KW  - spacer group
KW  - micellization
KW  - hydrotropes
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-12855
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TY  - THES
A1  - Hildebrandt, Niko
T1  - Lanthanides and quantum dots : time-resolved laser spectroscopy of biochemical Förster Resonance Energy Transfer (FRET) systems
T1  - Lanthanide und Quantenpunkte : zeitaufgelöste Laserspektroskopie an biochemischen Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) Systemen
N2  - Förster Resonance Energy Transfer (FRET) plays an important role for biochemical applications such as DNA sequencing, intracellular protein-protein interactions, molecular binding studies, in vitro diagnostics and many others. For qualitative and quantitative analysis, FRET systems are usually assembled through molecular recognition of biomolecules conjugated with donor and acceptor luminophores. Lanthanide (Ln) complexes, as well as semiconductor quantum dot nanocrystals (QD), possess unique photophysical properties that make them especially suitable for applied FRET. In this work the possibility of using QD as very efficient FRET acceptors in combination with Ln complexes as donors in biochemical systems is demonstrated. The necessary theoretical and practical background of FRET, Ln complexes, QD and the applied biochemical models is outlined. In addition, scientific as well as commercial applications are presented. FRET can be used to measure structural changes or dynamics at distances ranging from approximately 1 to 10 nm. The very strong and well characterized binding process between streptavidin (Strep) and biotin (Biot) is used as a biomolecular model system. A FRET system is established by Strep conjugation with the Ln complexes and QD biotinylation. Three Ln complexes (one with Tb3+ and two with Eu3+ as central ion) are used as FRET donors. Besides the QD two further acceptors, the luminescent crosslinked protein allophycocyanin (APC) and a commercial fluorescence dye (DY633), are investigated for direct comparison. FRET is demonstrated for all donor-acceptor pairs by acceptor emission sensitization and a more than 1000-fold increase of the luminescence decay time in the case of QD reaching the hundred microsecond regime. Detailed photophysical characterization of donors and acceptors permits analysis of the bioconjugates and calculation of the FRET parameters. Extremely large Förster radii of more than 100 Å are achieved for QD as acceptors, considerably larger than for APC and DY633 (ca. 80 and 60 Å). Special attention is paid to interactions with different additives in aqueous solutions, namely borate buffer, bovine serum albumin (BSA), sodium azide and potassium fluoride (KF). A more than 10-fold limit of detection (LOD) decrease compared to the extensively characterized and frequently used donor-acceptor pair of Europium tris(bipyridine) (Eu-TBP) and APC is demonstrated for the FRET system, consisting of the Tb complex and QD. A sub-picomolar LOD for QD is achieved with this system in azide free borate buffer (pH 8.3) containing 2 % BSA and 0.5 M KF. In order to transfer the Strep-Biot model system to a real-life in vitro diagnostic application, two kinds of imunnoassays are investigated using human chorionic gonadotropin (HCG) as analyte. HCG itself, as well as two monoclonal anti-HCG mouse-IgG (immunoglobulin G) antibodies are labeled with the Tb complex and QD, respectively. Although no sufficient evidence for FRET can be found for a sandwich assay, FRET becomes obvious in a direct HCG-IgG assay showing the feasibility of using the Ln-QD donor-acceptor pair as highly sensitive analytical tool for in vitro diagnostics.
N2  - Förster Resonanzenergietransfer (FRET) spielt eine wichtige Rolle in biochemischen Anwendungen, wie z.B. DNA-Sequenzierung, intrazellulären Protein-Protein-Wechselwirkungen, molekularen Bindungsstudien, in-vitro-Diagnostik und vielen anderen. Zur quantitativen und qualitativen Analyse werden FRET Systeme normalerweise durch molekulare Erkennung von Biomolekülen, die mit Donator- und Acceptorluminophoren markiert sind, ermöglicht. Durch die besonderen photophysikalischen Eigenschaften sowohl von Lanthanidkomplexen (Ln-Komplexen), als auch Halbleiternanokristallen (sog. Quantenpunkten oder Quantumdots - QD), sind diese besonders für FRET Anwendungen geeignet. In der vorliegenden Arbeit wird effizienter FRET zwischen Ln-Komplexen und QD in biochemischen Systemen demonstriert. Die notwendigen theoretischen und praktischen Grundlagen über FRET, Ln-Komplexe, QD und die verwendeten biochemischen Modelle werden dargestellt, und wissenschaftliche als auch kommerzielle Anwendungen werden präsentiert. FRET kann zur Messung von strukturellen Veränderungen und Dynamiken im Bereich von ca. 1 bis 10 nm verwendet werden. Der sehr starke und gut charakterisierte Bindungsprozess zwischen Streptavidin (Strep) und Biotin (Biot) wird als biomolekulares Modellsystem eingesetzt. Ein FRET System wird durch Streptavidinkonjugation mit Ln-Komplexen und QD-Biotinylierung etabliert. Drei Ln-Komplexe (einer mit Tb3+ und zwei mit Eu3+ als Zentralion) werden als Donatoren verwendet, und neben QD werden zwei weitere Acceptoren, das lumineszierende, quervernetzte Protein Allophycocyanin (APC) und ein kommerzieller Fluoreszenzfarbstoff (DY633), untersucht. FRET kann für alle Donator-Acceptor Paare nachgewiesen werden, zum einen durch sensibilisierte Acceptorlumineszenz und zum anderen durch eine über 1000-fach erhöhte Lumineszenzabklingzeit der QD mit über 100 Mikrosekunden. Mittels detailierter photophysikalischer Charakterisierung der Donatoren und Acceptoren können die Biokonjugate analysiert und die FRET Parameter berechnet werden. Für die QD FRET Systeme ergeben sich extrem große Försterradien von über 100 Å, die wesentlich größer sind als für APC und DY633 (ca. 80 bzw. 60 Å). Besondere Aufmerksamkeit gilt der Wechselwirkung mit den Zusatzreagenzien Boratpuffer, Bovines Serumalbumin (BSA), Natriumazid und Kaliumfluorid (KF) in den wässrigen Lösungen. Im Vergleich zum ausgiebig charakterisierten und vielfach verwendeten Donator-Acceptor Paar aus Europium-tris(Bipyridin) (Eu-TBP) und APC wird eine mehr als 10-fache Senkung der Nachweisgrenze für das FRET-System, bestehend aus Tb-Komplex und QD, erreicht. In azidfreiem Boratpuffer (pH 8,3) mit 2 % BSA und 0,5 M KF wird eine subpicomolare QD-Nachweisgrenze für dieses System aufgezeigt. Um den Transfer des Strep-Biot Modellsystems in eine echte in-vitro-diagnostische Anwendung zu demonstrieren, werden zwei Immuntests zum HCG-(Humanes Choriongonadotropin)-Nachweis untersucht. Sowohl HCG als auch monoklonale anti-HCG Maus-IgG-(Immunoglobulin G)-Antikörper werden mit dem Tb-Komplex bzw. mit QD markiert. Obwohl kein ausreichender Nachweis für FRET in einem immunometrischen Assay (oder Sandwichassay) erbracht werden kann, wird FRET in einem direkten HCG-IgG Assay erzielt, wodurch die Realisierbarkeit von Ln-QD Donator-Acceptor Paaren zur hochsensitiven Anwendung in der in-vitro-Diagnostik gezeigt werden kann.
KW  - FRET
KW  - Lanthanide
KW  - Quantenpunkte
KW  - Zeitaufgelöster Immunoassay
KW  - Spektroskopie
KW  - FRET
KW  - Lanthanides
KW  - Quantum Dots
KW  - Time-resolved Immunoassay
KW  - Spectroscopy
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-12686
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mauser, Tatjana
T1  - Multilayer capsules with stimuli-sensitive properties : pH-response and carbohydrate-sensing
T1  - Multischicht-Hohlkugeln mit stimulisensitiven Eigenschaften : Auswirkungen von pH-Wert- und Zuckerkonzentrationsänderungen
N2  - Polyelectrolyte microcapsules containing stimuli-responsive polymers have potential applications in the fields of sensors or actuators, stimulable microcontainers and controlled drug delivery. Such capsules were prepared, with the focus on pH-sensitivity and carbohydrate-sensing. First, pH-responsive polyelectrolyte capsules were produced by means of electrostatic layer-by-layer assembly of oppositely charged weak polyelectrolytes onto colloidal templates that were subsequently removed. The capsules were composed of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(methacrylic acid) (PMA) or poly(4-vinylpyridine) (P4VP) and PMA and varied considerably in their hydrophobicity and the influence of secondary interactions. These polymers were assembled onto CaCO3 and SiO2 particles with diameters of ~ 5 µm, and a new method for the removal of the silica template under mild conditions was proposed. The pH-dependent stability of PAH/PMA and P4VP/PMA capsules was studied by confocal laser scanning microscopy (CLSM). They were stable over a wide pH-range and exhibited a pronounced swelling at the edges of stability, which was attributed to uncompensated positive or negative charges within the multilayers. The swollen state could be stabilized when the electrostatic repulsion was counteracted by hydrogen-bonding, hydrophobic interactions or polymeric entanglement. This stabilization made it possible to reversibly swell and shrink the capsules by tuning the pH of the solution. The pH-dependent ionization degree of PMA was used to modulate the binding of calcium ions. In addition to the pH-sensitivity, the stability and the swelling degree of these capsules at a given pH could be modified, when the ionic strength of the medium was altered. The reversible swelling was accompanied by reversible permeability changes for low and high molecular weight substances. The permeability for glucose was evaluated by studying the time-dependence of the buckling of the capsule walls in glucose solutions and the reversible permeability modulation was used for the encapsulation of polymeric material. A theoretical model was proposed to explain the pH-dependent size variations that took into account an osmotic expanding force and an elastic restoring force to evaluate the pH-dependent size changes of weak polyelectrolyte capsules. Second, sugar-sensitive multilayers were assembled using the reversible covalent ester formation between the polysaccharide mannan and phenylboronic acid moieties that were grafted onto poly(acrylic acid) (PAA). The resulting multilayer films were sensitive to several carbohydrates, showing the highest sensitivity to fructose. The response to carbohydrates resulted from the competitive binding of small molecular weight sugars and mannan to the boronic acid groups within the film, and was observed as a fast dissolution of the multilayers, when they were brought into contact with the sugar-containing solution above a critical concentration. It was also possible to prepare carbohydrate-sensitive multilayer capsules, and their sugar-dependent stability was investigated by following the release of encapsulated rhodamine-labeled bovine serum albumin (TRITC-BSA).
N2  - Die Entwicklung von stimulisensitiven Systemen hat in den vergangenen Jahren großes Interesse hervorgerufen. Diese Systeme verändern ihre Eigenschaften in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen und haben potenzielle Anwendungsgebiete im Bereich von Sensoren und der kontrollierten Wirkstofffreisetzung. Beispiele für äußere Einflüsse sind die Temperatur, die Salzkonzentration der Lösung, der pH-Wert oder die Gegenwart bestimmter chemischer Substanzen. Polyelektrolyt-Multischicht-Hohlkugeln stellen viel versprechende stimulisensitive Systeme dar, da sie aus dünnen Membranen mit veränderbaren Eigenschaften aufgebaut sind, und eingekapselte Substanzen definiert freigesetzt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zum einen Polyelektrolytkapseln untersucht, deren Stabilität, Größe und Durchlässigkeit abhängig ist vom pH-Wert und der Salzkonzentration der Lösung. Zum anderen wurden Hohlkugeln entwickelt, deren Stabilität durch die Gegenwart verschiedener Zucker in der umgebenden Lösung beeinflusst wurde. Hierbei war es möglich, eine eingekapselte Substanz in Abhängigkeit der Zuckerkonzentration der Lösung freizusetzen. pH-sensitive Polyelektrolyt-Hohlkugeln wurden mit Hilfe der elektrostatischen Layer-by-Layer Methode aufgebaut. Hierbei wurden abwechselnd schwache Polysäuren und Polybasen auf kolloidalen Partikeln adsorbiert und in einem weiteren Schritt wurde das Templat entfernt. Als Polyelektrolyte fanden Poly(allylaminhydrochlorid) (PAH) und Poly(methacrylsäure) (PMA) bzw. Poly(4-vinylpyridin) (P4VP) und PMA Verwendung. Diese zwei Systeme unterscheiden sich in ihren hydrophoben Eigenschaften und dem Einfluss von Sekundärwechselwirkungen. Die Polymere wurden auf CaCO3 und SiO2 Partikeln mit Durchmessern von ~ 5 µm aufgebracht, und eine neue Methode zum Entfernen des Silica-Templats wurde vorgestellt. Die pH-abhängige Stabilität von PAH/PMA und P4VP/PMA Hohlkugeln wurde mit der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Beide Systeme waren über einen breiten pH-Bereich stabil und zeigten an der Grenze der Stabilität ein ausgeprägtes Schwellen, das den unkompensierten positiven oder negativen Ladungen der Mulitschichten zugeordnet werden konnte. Gab es innerhalb der Multischichten stabilisierende Wechselwirkungen, z.B. Wasserstoffbrückenbindungen oder hydrophobe Anziehungskräfte, welche der elektrostatischen Destabilisierung entgegenwirkten, so ließ sich der geschwollene Zustand stabilisieren. Diese Stabilisierung ermöglichte das reversible Schwellen der Hohlkugeln durch Veränderung des pH-Wertes der Lösung. Der pH-abhängige Ionisationsgrad von PMA wurde zur Bindung von Calcium-Ionen verwendet. Die Stabilität und das Schwellen der Hohlkugeln konnten durch Variation der Ionenstärke der Lösung modifiziert werden. Das reversible Schwellen wurde von reversiblen Permeabilitätsänderungen für nieder- und hochmolekulare Substanzen begleitet. Die Permeabilität für Glucose wurde mit Hilfe der Zeitabhängigkeit der Verformung der Kapselmembranen in Glucoselösungen untersucht, und die reversible Veränderung der Permeabilität wurde zur Einkapselung von Polymeren verwendet. Die pH-abhängigen Größenänderungen ließen sich mit einem theoretischen Modell beschreiben, das von einem Kräftegleichgewicht zwischen einer osmotischen expansiven Kraft und einer elastischen kontraktiven Kraft ausging. Als zweites stimulisensitives System wurden zuckersensitive Multischichten untersucht. Diese wurden über reversible kovalente Esterbindungen stabilisiert. Als Polymere für den Schichtaufbau fanden das Polysaccharid Mannan und Polyacrylsäure, die mit Aminophenylboronsäure modifiziert war, Verwendung. Die daraus entstehenden Multischichten waren sensitiv gegenüber verschiedenen Kohlenhydraten, mit der größten Selektivität für Fructose. Diese Affinitäten ergaben sich aus der kompetitiven Bindung zwischen niedermolekularen Zuckern und Mannan an die Boronsäuregruppen. Oberhalb einer kritischen Zuckerkonzentration kam es zur schnellen Auflösung der Multischichten. Darüber hinaus war es möglich zuckersensitive Polymerkapseln herzustellen, deren zuckerabhängige Stabilität durch die Freisetzung von eingekapseltem Rinderserumalbumin verfolgt wurde.
KW  - layer-by-layer
KW  - stimuli-response
KW  - polyelectrolyte
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-12529
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TY  - THES
A1  - Note, Carine
T1  - Influence of hydrophobically modified polyelectrolytes on nanoparticle synthesis in self-organized systems and in water
T1  - Einfluss von hydrophob modifizierten Polyelektrolyten auf die Nanopartikelsynthese in selbst-organisierten Systemen und in Wasser
N2  - The formation of colloids by the controlled reduction, nucleation, and growth of inorganic precursor salts in different media has been investigated for more than a century. Recently, the preparation of ultrafine particles has received much attention since they can offer highly promising and novel options for a wide range of technical applications (nanotechnology, electrooptical devices, pharmaceutics, etc). The interest derives from the well-known fact that properties of advanced materials are critically dependent on the microstructure of the sample. Control of size, size distribution and morphology of the individual grains or crystallites is of the utmost importance in order to obtain the material characteristics desired. Several methods can be employed for the synthesis of nanoparticles. On the one hand, the reduction can occur in diluted aqueous or alcoholic solutions. On the other hand, the reduction process can be realized in a template phase, e.g. in well-defined microemulsion droplets. However, the stability of the nanoparticles formed mainly depends on their surface charge and it can be influenced with some added protective components. Quite different types of polymers, including polyelectrolytes and amphiphilic block copolymers, can for instance be used as protecting agents. The reduction and stabilization of metal colloids in aqueous solution by adding self-synthesized hydrophobically modified polyelectrolytes were studied in much more details. The polymers used are hydrophobically modified derivatives of poly(sodium acrylate) and of maleamic acid copolymers as well as the commercially available branched poly(ethyleneimine). The first notable result is that the polyelectrolytes used can act alone as both reducing and stabilizing agent for the preparation of gold nanoparticles. The investigation was then focused on the influence of the hydrophobic substitution of the polymer backbone on the reduction and stabilization processes. First of all, the polymers were added at room temperature and the reduction process was investigated over a longer time period (up to 8 days). In comparison, the reduction process was realized faster at higher temperature, i.e. 100°C. In both cases metal nanoparticles of colloidal dimensions can be produced. However, the size and shape of the individual nanoparticles mainly depends on the polymer added and the temperature procedure used. In a second part, the influence of the prior mentioned polyelectrolytes was investigated on the phase behaviour as well as on the properties of the inverse micellar region (L2 phase) of quaternary systems consisting of a surfactant, toluene-pentanol (1:1) and water. The majority of the present work has been made with the anionic surfactant sodium dodecylsulfate (SDS) and the cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) since they can interact with the oppositely charged polyelectrolytes and the microemulsions formed using these surfactants present a large water-in-oil region. Subsequently, the polymer-modified microemulsions were used as new templates for the synthesis of inorganic particles, ranging from metals to complex crystallites, of very small size. The water droplets can indeed act as nanoreactors for the nucleation and growth of the particles, and the added polymer can influence the droplet size, the droplet-droplet interactions, as well as the stability of the surfactant film by the formation of polymer-surfactant complexes. One further advantage of the polymer-modified microemulsions is the possibility to stabilize the primary formed nanoparticles via a polymer adsorption (steric and/or electrostatic stabilization). Thus, the polyelectrolyte-modified nanoparticles formed can be redispersed without flocculation after solvent evaporation.
N2  - Die Bildung von Kolloiden durch kontrollierte Reduktion, durch Keimbildung und durch Wachstum anorganischer Precurser in unterschiedlichen Medien wird seit mehr als einem Jahrhundert intensiv beforscht. Vor kurzem hat die Herstellung ultrafeiner Partikel viel Aufmerksamkeit errungen, da sich hieraus vielversprechende neue Möglichkeiten für ein breites Spektrum an technischen Anwendungen (Nanotechnologie, elektrooptische Materialen, Pharmazeutik, usw.) ergeben. Das Interesse leitet sich von der weithin bekannten Tatsache ab, dass die Eigenschaften der „advanced materials“ von der Mikrostruktur der Probe deutlich abhängig sind. Die gezielte Steuerung der Größe, der Größenverteilung und der Morphologie der einzelnen Keime oder Kristallite ist von größter Wichtigkeit, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Verschiedene Methoden können für die Synthese von Nanopartikel verwendet werden. Einerseits kann eine Reduktion in verdünnten wässrigen oder alkoholischen Lösungen stattfinden, andererseits kann der Reduktionsprozess in einer Templatphase, z.B. in definierten Mikroemulsionströpfchen stattfinden. Die Stabilität der produzierten Nanopartikel hängt hauptsächlich von ihrer Oberflächenladung ab, welche durch schützende Komponenten zusätzlich beeinflusst werden kann. Verschiedene Arten von Polymeren, einschließlich Polyelektrolyte und amphiphile Blockcopolymere, können als solche Komponenten benutzt werden. Die Reduktion und Stabilisierung von Metallkolloiden in der wässrigen Lösung durch Addition von hydrophob modifizierten Polyelektrolyten werden bereits ausführlich studiert. Die verwendeten Polymere sind hydrophob modifizierte Derivate des Natrium-Polyacrylat, der Maleinsäure Copolymere sowie das verzweigte Poly(ethylenimin). Erstaunlicherweise genügt bereits die Anwesenheit die verwendeten Polyelektrolyte zu Reduzierung und Stabilisierung der Goldnanopartikel. Darüber hinaus wurde der Einfluss der hydrophoben Seitenkette des Polymer auf den Reduktions- und Stabilisierungsprozess bei unterschiedliche Reaktionstemperatur untersucht. In beiden Fällen können Metallnanopartikel kolloidaler Größe hergestellt werden, jedoch hängt die Größe und die Form der einzelnen Nanopartikel hauptsächlich vom dem zugefügten Polymer und vom verwendeten Temperaturverfahren ab. Im zweiten Teil wurde der Einfluss der vorher erwähnten Polyelektrolyte auf das Phaseverhalten sowie auf die Eigenschaften der inversen mizellaren Region (L2 Phase) der quaternären Systeme untersucht, die aus einem Tensid, Toluol-Pentanol – Gemisch (1:1) sowie Wasser bestehen. Dabei wurden hauptsächlich ionische Tenside, wie z.B. das anionische Natriumdodecylsulfate (SDS) und das kationische Cetyltrimethylammonium-bromid (CTAB) verwendet, da sie mit den geladenen Polyelektrolyten wechselwirken können. Darüber hinaus wurden die polymer-modifizierten Mikroemulsionen als neue Template für die Synthese von anorganischen Nanopartikeln verwendet. Die Wassertröpfchen können in der Tat als Nanoreaktoren für die Keimbildung und das Wachstum der Partikel dienen, und das zugefügte Polymer kann die Tröpfchengröße, die Tröpfchen-Tröpfchen Wechselwirkungen, sowie die Stabilität des Tensidfilms durch Polyelektrolyt-Tensid Komplexbildung beeinflussen. Ein weiterer Vorteil der polymer-modifizierten Mikroemulsionen ist die Stabilizierung der produzierten Primärteilchen über eine Polymeradsorption (durch sterische bzw. elektrostatische Stabilisierung), welche eine Redispergierung der Polyelektrolyte-modifiziert Nanopartikel, nach Lösungsmittel-verdampfung, ohne Aggregation der Partikel erlaubt.
KW  - Mikroemulsion
KW  - Nanopartikel
KW  - Polyelektrolyte
KW  - microemulsion
KW  - polyelectrolyte
KW  - nanoparticle
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-11670
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TY  - THES
A1  - Peikow, Dirk
T1  - Synthese und Glycosidasehemmung von Thio-analogen Kohlenhydraten
T1  - Synthesis and glycosidase inhibition of thio-analogues carbohydrates
N2  - Chitin ist ein Polysaccharid, welches aus N-Acetylglucosamin (GlcNAc) aufgebaut ist. Das Biopolymer kommt in der Natur in Invertebraten, Algen, Pilzen und Einzellern vor. Chitinasen hydrolysieren Chitin. Diese Enzyme sind essentiell für die Regulierung und Entwicklung von Arthropoden und Mikroorganismen. Sie fungieren in Pflanzen als Phytoalexine.  Das verstärkt das Interesse am Design neuer natürlicher und synthetischer Chitinase-inhibitoren, die als potentielle Insektizide, Fungizide, Antimalaria bzw. Antiasthmatika eingesetzt werden können.  Ziel dieser Arbeit war die Synthese von neuen Thioglycosidanaloga von N-Acetyl-chitooligosacchariden und deren Untersuchung als Enzyminhibitoren.  Die geschützten 4-O-Tf-galactopyranosylthioglycoside wurden aus den korrespondierenden p-Methoxyphenylglycosiden von GlcNAc nach einer neuen Methode in einer Stufe hergestellt. Die Reaktion der galacto-Triflate mit 2-Acetamido-3,4,6-tri-O-acetyl-2-desoxy-1-thio-ß-D-glucopyranose in Gegenwart von Natriumhydrid und 15-Krone-5 in THF lieferte die Pseudo-Trisaccharide. Die Herstellung der Glycosyl-Thiazoline aus den entsprechenden p-Methoxyphenyl-glycosiden mit Lawesson's Reagenz ist nach einem neuen Reaktionsweg beschrieben wie auch die Synthese der Thioacetamide von GlcNAc-Oligomeren. Die Pseudo-Oligosaccharide wurden als Inhibitoren der Chitinasen von Serratia marcescens, Chironomus tentans, Acanthocheilonema viteae und Hevaea brasiliensis sowie der N-Acetyl-glucosaminidase von Chironomus tentans getestet. In einigen Fällen ergab sich eine Hemmung (IC50) im µM-Bereich.
N2  - Chitin is a polysaccharide composed of N-acetylglucosamine (GlcNAc). The biopolymer is distributed in Invertebrates, algae, fungi and Protozoa. Chitinases hydrolyse chitin. These enzymes are essential for the regulation and development of Arthropoda and micro organisms. In bacteria chitinase degrade chitin as source of carbon and act in plants as phytoalexins. Currently, there is a great interest in the design of novel natural and synthetic chitinase inhibitors, which may act as potential insecticides, fungicides, antimalaria or antiasthmatics. Thio-oligosaccharides and related thio-glycosides are rarely described in the literature. Thio-analogues of oligosaccharides derived from N-acetylglucosamine are of interest as potential enzyme inhibitors. The synthesis and enzymatic investigations of thio-glycoside analogues of N-acetyl-chitooligosaccharides are described in this thesis. The protected 4-O-Tf-galactopyranosyl thioglycosides were prepared by a new method in one step from the corresponding p-methoxyphenyl glycosides of N-acetylglucosamine. Coupling of galacto-triflates with 2-acetamido-3,4,6-tri-O-acetyl-2-deoxy-1-thio-ß-D-glucopyranose in the presence of sodium hydride and 15-crown-5 in THF, followed by deprotection, afforded the pseudo-trisaccharides.  The preparation of glycosyl thiazolines by a new manner from the analogues p-methoxyphenyl glycosides with Lawesson's reagent is also described however the synthesis of thioacetamides of N-acetylglucosamine. The pseudo-oligosaccharides were tested for inhibition of chitinases from Serratia marcescens, Chironomus tentans, Acanthocheilonema viteae, and Hevaea brasiliensis, and also with N-acetyl-glucosaminidase from Chironomus tentans. Inhibition with IC50 values in the µM range was found in a few cases.
KW  - Chitin
KW  - Chitinasen
KW  - N-Acetyl-chitooligosaccharide
KW  - Thioglycoside
KW  - potentielle Chitinaseinhibitoren
KW  - chitin
KW  - chitinase
KW  - N-acetyl-chitooligosaccharides
KW  - thio-glycosides
KW  - potential chitinase inhibitors
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-11192
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TY  - THES
A1  - Meyer, Matthias
T1  - PIPOX-PEP : kontrollierte Synthese und Aggregationsverhalten von Blockcopolymeren mit schaltbarer Hydrophilie
T1  - PIPOX-PEP : controlled synthesis and aggregation behaviour of blockcopolymers with switchable hydrophilicity
N2  - Es wurden Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)-Makroinitiatoren mit terminaler Ammoniumtrifluoracetat-Endgruppe synthetisiert, die anschließend für die Ammonium vermittelte NCA Polymerisation in NMP eingesetzt wurden. Die hierbei synthetisierten Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)-block-poly(L-glutamat) (PIPOX-PEP) Blockcopolymere hatten eine Molekulargewichtsverteilung von 1,2 (UZ). Es wurde beobachtet, dass Poly(2-isopropyl-2-oxazolin) bei langen Zeiten oberhalb der LCST irreversibel sphärische Strukturen bildet, die eine hierarchische Struktur besitzen und bei denen es sich möglicherweise um "large compound micelles" handelt. PIPOX-PEP kann in wässeriger Lösung bei langen Zeiten oberhalb der LCST "cottonball" Strukturen bilden. Die Aggregate wurden mittels Lichtstreuung, NMR und TEM charakterisiert. Im Rahmen der Arbeit wurden Strukturbildungsmodelle entwickelt.
N2  - A convenient procedure for the synthesis of well-defined poly(2-isopropyl-2-oxazoline)-block-poly(L-glutamate) (PIPOX-PEP) through combined cationic/anionic ring-opening polymerization is described. The key step is the preparation of an ω-(ammonium trifluoroacetate)-poly(2-isopropyl-2-oxazoline), which is used as a macroinitiator for the “ammonium-mediated” polymerization of γ-benzyl L-glutamate N-carboxyanhydride (NCA). PIPOX is a thermoresponsive polymer exhibiting a lower critical solution temperature (LCST) near human body temperature, while PEP responds to changes in pH (helix-to-coil transition). The phase behavior of aqueous PIPOX and PIPOX-PEP solutions has been characterized by means of light scattering, NMR spectroscopy, and transmission electron microscopy (TEM). Phase transition is usually reversible, but renders irreversible when solution are annealed for longer times at 65 °C, far above the LCST. Coagulate particles with hierarchical ordering in the range of nanometers to micrometers, considered as “large compound micelles” or “cottonballs”, are then produced. A tentative mechanism for the formation of such particles is described.
KW  - Polymer
KW  - Polyoxazolin
KW  - Polypeptid
KW  - Aggregate
KW  - polyoxazoline
KW  - polypeptide
KW  - aggregate
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-10832
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TY  - THES
A1  - Rettig, Hartmut Arnim
T1  - Methoden zur Synthese von definierten bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren
T1  - Pathways to defined bioorganic-synthetic conjugates
N2  - Bioorganisch-synthetische Blockcopolymere sind sowohl für die Materialwissenschaft als auch für die Medizin hochinteressant. Diese Arbeit beschäftigte sich mit neuen Synthesewegen für die Herstellung dieser Blockcopolymere. Zunächst wurde der klassische Ansatz zur Herstellung eines Blockcopolymers über die Kupplung der beiden Segmente aufgegriffen. Hierzu wurde eine Methode zur Synthese von selektiv säureendfunktionalisierten Polyacrylaten mittels einer terminalen Benzylesterschutzgruppe vorgestellt. Für die Herstellung von bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren mit einem größeren Polymersegment wurde daher ein anderer Syntheseansatz entwickelt. Dieser geht von einem funktionalisierten Oligopeptid aus, an dem durch Polymerisation das synthetische Segment aufgebaut wird. Der Aufbau erfolgte durch kontrolliert radikalische Polymerisation, um ein möglichst definiertes Segment zu erhalten. Zunächst wurde eine Synthese von Oligopeptid-Makroinitiatoren für die ATRP-Polymerisation durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass in geeigneten polaren Lösungsmitteln (DMSO, DMF) eine Polymerisation mit dem ATRP-Oligopeptid-Makroinitiator erfolgreich ist. Allerdings treten während der Polymerisation Wechselwirkungen zwischen dem Katalysator und dem Oligopeptid auf. Eine Alternative bietet die RAFT-Polymerisation, da sie ohne einen Katalysator durchgeführt wird. Es gelang ausgehend von dem Oligopeptid-ATRP-Makroinitiator den Überträger herzustellen. Die RAFT-Polymerisation mit einem Oligopeptidüberträger stellt eine wichtige Methode für die Herstellung von bioorganisch-synthetischen Blockcopolymeren dar. Sie besitzt eine hohe Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen. Die so hergestellten Blockcopolymere sind frei von Verunreinigungen, wie z.B. Übergangsmetallen. Dabei läßt sich das Molekulargewicht des synthetischen Blocks bei einer Polydispersität um 1,2 gut kontrollieren.
N2  - Bioorganic – synthetic conjugates have received a lot of attention concerning their potentials in the fields of material science, pharmaceutics and medicine. This work presents new synthetic routes to these conjugates. For conjugates consisting of small blocks an approach via coupling is possible. For larger blocks it was necessary to develop a different approach via controlled radical polymerisation methods. To begin with oligopeptide macroinitiators for Atom Transfer Radical Polymerisation were synthesized and successful applied in polymerization. The reaction conditions were optimized by studying the polymerisation kinetics. Although the polymerization results in well-defined products, interactions between the copper catalyst and the peptide are evident and cannot be suppressed. To overcome this problem the polymerization method had to be changed. Therefore oligopeptide-based reversible addition fragmentation transfer (RAFT) agents were developed. Well-defined conjugates comprising sequenz-defined peptides and synthetic polymers could be accessed by applying RAFT polymerization techniques in combination with the peptide macrotransfer agents. Polymerization reactions of n-butyl acrylate were performed in solution, yielding peptide-polymer conjugates with controllable molecular weight and low polydispersities.
KW  - ATRP
KW  - ATRP
KW  - RAFT
KW  - Blockcopolymer
KW  - Peptid
KW  - Makroinitiator
KW  - ATRP
KW  - RAFT
KW  - conjugates
KW  - peptide
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-10293
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TY  - THES
A1  - Ba, Jianhua
T1  - Nonaqueous synthesis of metal oxide nanoparticles and their assembly into mesoporous materials
T1  - Nichtwässrige Synthese von Metalloxid-Nanopartikeln und deren Anordnung zu mesoporösen Materialien
N2  - This thesis mainly consist of two parts, the synthesis of several kinds of technologically interesting crystalline metal oxide nanoparticles via nonaqueous sol-gel process and the formation of mesoporous metal oxides using some of these nanoparticles as building blocks via evaporation induced self-assembly (EISA) technique.  In the first part, the experimental procedures and characterization results of successful syntheses of crystalline tin oxide and tin doped indium oxide (ITO) nanoparticles are reported. SnO2 nanoparticles exhibit monodisperse particle size (3.5 nm in average), high crystallinity and particularly high dispersibility in THF, which enable them to become the ideal particulate precursor for the formation of mesoporous SnO2. ITO nanoparticles possess uniform particle morphology, narrow particle size distribution (5-10 nm), high crystallinity as well as high electrical conductivity.  The synthesis approaches and characterization of various mesoporous metal oxides, including TiO2, SnO2, mixture of CeO2 and TiO2, mixture of BaTiO3 and SnO2, are reported in the second part of this thesis. Mesoporous TiO2 and SnO2 are presented as highlights of this part. Mesoporous TiO2 was produced in the forms of both films and bulk material. In the case of mesoporous SnO2, the study was focused on the high order of the porous structure. All these mesoporous metal oxides show high crystallinity, high surface area and rather monodisperse pore sizes, which demonstrate the validity of EISA process and the usage of preformed crystalline nanoparticles as nanobuilding blocks (NBBs) to produce mesoporous metal oxides.
N2  - Diese Arbeit besteht hauptsächlich aus zwei Teilen. Der erste Teil befasst sich mit der Synthese von mehreren technologisch wichtigen, kristallinen Metalloxid-Nanopartikeln mittels nichtwässriger Sol-Gel Chemie. Der zweite Teil beinhaltet die Herstellung von mesoporösen Metalloxiden. Dabei wurden ausgewählte Nanopartikel als Bausteine verwendet und durch langsames Verdampfen des Lösungsmittels in die entsprechenden porösen Strukturen überführt.  Das experimentelle Vorgehen wie auch die Charakterisierung der erfolgreich hergestellten Zinnoxid- und Indiumzinnoxid-Nanopartikel sind im ersten Teil beschrieben. Die Zinnoxid-Nanpartikel zeichnen sich durch einheitliche Partikelgrösse (im Durchschnitt ca. 3.5 nm), hoher Kristallinität, und guter Dispergierbarkeit in Tetrahydrofuran aus. Diese Eigenschaften machen aus den Zinnoxid-Nanopartikeln die perfekten Bausteine für den Aufbau von mesoporösem Zinnoxid. Die Indiumzinnoxid-Nanopartikel haben eine einheitliche Partikelform, eine schmale Grösseverteilung (5-10 nm), hohe Kristallinität wie auch gute elektrische Leitfähigkeit.  Die Synthese und Charakterisierung von verschiedenen mesoporösen Metalloxiden wie TiO2, SnO2, Mischungen von CeO2 und TiO2, wie auch Mischungen von BaTiO3 und SnO2 werden im zweiten Teil der Arbeit diskutiert. Mesoporöses TiO2 und SnO2 werden als besonders gelungene Beispiele herausgehoben. Mesoporöses TiO2 wurde in Form von Dünnfilmen wie auch als Bulkmaterial hergestellt. Im Falle von SnO2 galt das Augenmerk vor allem der hohen Ordnung der Mesoporen. Alle diese mesoporösen Materialien zeigen eine hohe Kristallinität, grosse Oberfläche und relativ einheitliche Porengrössen. Diese Eigenschaften unterstreichen, wie wertvoll der Ansatz ist, vorgeformte Nanopartikel als Bausteine für die Synthese von porösen Materialien zu verwenden.
KW  - Nanopartikel
KW  - transparent-leitendes Oxid
KW  - Selbstorganisation
KW  - nanoparticles
KW  - oxides
KW  - assembly
KW  - mesostructure
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-10173
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TY  - THES
A1  - Bhattacharryya, Saroj Kumar
T1  - Development of detector for analytical ultracentrifuge. - [korr. Fassung]
T1  - Detektor-Entwicklung für die analytische Ultrazentrifuge. - [korr. Fassung]
N2  - In this work approaches for new detection system development for an Analytical Ultracentrifuge (AUC) were explored. Unlike its counterpart in chromatography fractionation techniques, the use of a Multidetection system for AUC has not yet been implemented to full extent despite its potential benefit. In this study we tried to couple existing fundamental spectroscopic and scattering techniques that are used in day to day science as tool for extracting analyte information. Trials were performed for adapting Raman, Light scattering and UV/Vis (with possibility to work with the whole range of wavelengths) to AUC. Conclusions were drawn for Raman and Light scattering to be a possible detection system for AUC, while the development for a fast fiber optics based multiwavelength detector was completed. The multiwavelength detector demonstrated the capability of data generation matching the literature and reference measurement data and faster data collection than that of the commercial instrument. It became obvious that with the generation of data in 3-D space in the UV/Vis detection system, the user can select the wavelength for the evaluation of experimental results as the data set contains the whole range of information from UV/Vis wavelength. The detector showed the data generation with much faster speed unlike the commercial instruments. The advantage of fast data generation was exemplified with the evaluation of data for a mixture of three colloids. These data were in conformity with measurement results from normal radial experiments and without significant diffusion broadening. Thus conclusions were drawn that with our designed Multiwavelength detector, meaningful data in 3-D space can be collected with much faster speed of data generation.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung neuer Detektoren für die Analytische Ultrazentrifugation (AUZ) untersucht und vorangetrieben. Im Gegensatz zu chromatgraphischen. Fraktionierungsmethoden werden Multidetektionssysteme bis heute nicht in der AUZ eingesetzt. Hier wird die Möglichkeit geprüft, bekannte spektroskopische sowie Streumethoden simultan zur Probenanalyse in der AUZ einzusetzen mit dem Ziel, simultan komplimentäre Informationen über die Probe zu erhalten. So wurde versucht, Raman- und UV/VIS-Spektroskopie (letztere mit der Möglichkeit, das gesamte Wellenlängenspektrum auszunutzen) und statische Lichtstreuung zu kombinieren, um das Analytverhalten während des Ultrazentrifugationsexperimentes zu untersuchen. Es wurden zum einen die Ramanspektroskopie als Detektionssystem für chemische Funktionalität in der AUZ geprüft und zum anderen gezeigt, daß die statische Kleinwinkel Lichtstreuung als direkter Molmassendetektor für den Einsatz in der AUZ geeignet erscheint. Zum anderen wurde die Entwicklung eines Multi-Wellenlängen-UV/VIS-Detektors abgeschlossen, um seine Eignung für den Einsatz in der AUZ und die damit verbundene Möglichkeiten der schnelleren und umfassenderen Datenerzeugung gegenüber kommerziellen Geräten zu zeigen. Dieser Multiwellendetektor liefert anstelle eines Absorptionswertes für jede radiale Position in der Messzelle direkt ein ganzes UV-Vis Spektrum und erzeugt eine zusaetzliche Dimension der Messdaten, was die Möglichkeiten der Analyse von komplexen Systemen mit multiplen Chromophoren, Teilchengrößenbestimmung über Wellenlängenabhängigkeit der Trübung oder auch der Datenmittelung enorm vergrößert. Desweiteren erlaubt der Detektor die Anwendung von Geschwindigkeitsprofilen zur Analyse extrem polydisperser Systeme. Die Entwicklung des Detektors beruht auf einem auf Linsen basierenden System mit modularem Aufbau. Dabei war die sorgfältige Ausrichtung des optischen Systems ein essentieller Punkt, um seine Eignung zu überprüfen zu können. An einer Mischung von drei Kolloiden, Halbleiternanopartikeln sowie Proteinen und deren Mischungen ist es hier gelungen, die erfolgreiche Entwicklung des UV/VIS-Detektors zu demonstrieren: Die Daten konnten schneller und mit wesentlich mehr Informationsgehalt, als auf allen kommerziellen Geräten generiert werden. Die Sedimentationskoeffizientenverteilungen stimmen dabei mit denen aus herkömmlichen Sedimentationsgeschwindigkeitsexperimenten überein, unterliegen jedoch nicht einer signifikanten diffusionsbedingten Verbreiterung. Es ist in dieser Arbeit somit gelungen, zum einen die Lichtstreuung als aussichtsreiche Methode für ein Detektorsystem in der AUZ aufzuzeigen, und zum anderen einen Multi-Wellenlängen-UV/VIS-Detektor zu entwickeln, der eine Datenerzeugung von bislang noch nicht erreichter Schnelligkeit im dreidimensionalen Raum ermöglicht.
KW  - Ultrazentrifuge
KW  - Detektor
KW  - Detektor-Entwicklung
KW  - SLS
KW  - UV/VIS
KW  - Raman
KW  - detector development
KW  - SLS
KW  - UV/VIS
KW  - Raman
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-8215
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TY  - THES
A1  - Gehrke, Nicole
T1  - Retrosynthese von Perlmutt
T1  - Retrosynthesis of nacre
N2  - In dieser Arbeit ist es gelungen, die Bedeutung physikalisch-chemischer Mechanismen in der Biomineralisation gegenüber der bisher angenommenen Dominanz spezifischer biomolekularer Erkennungsmechanismen aufzuzeigen. Dazu wurden drei Ansätze verfolgt: Zum einen wurden Studien zur Calciumcarbonatkristallisation durchgeführt. Zum anderen wurde das Biomineral Perlmutt intensiv untersucht. Als drittes wurde ein Modellsystem entwickelt, mit dem künstliches Perlmutt synthetisiert und ein Mechanismus für die Perlmuttmineralisation vorgeschlagen werden konnte.  Im ersten Schritt wurden in einem simplen Kristallisationsansatz komplexe Calciumcarbonatüberstrukturen ohne die Verwendung von Additiven synthetisiert. Es wurde gezeigt, daß diese durch orientierte Anlagerung von Nanopartikeln gebildet werden, bei der dipolare Felder eine wichtige Rolle zu spielen scheinen. Dieser Mechansimus war bislang für Calciumcarbonat unbekannt und ermöglicht die Synthese komplexer Kristallmorphologien, wodurch die Frage aufgeworfen wird, ob er bei der Biomineralbildung von Bedeutung sein kann. Durch Einsatz minimaler Mengen eines einfachen, synthetischen Additivs bei der Kristallisation wurden zu Überstrukturen angeordnete Aragonitplättchen synthetisiert, die von einer wenige nm dicken Schicht aus amorphen Calciumcarbonat umgeben sind. Eine solche Schicht wurde auch bei den Aragonitplättchen Perlmutts entdeckt (s.u.) und bietet möglicherweise in verschiedenen Systemen eine Erklärung für die Stabilisierung der sonst metastabilen Aragonitphase.  Im zweiten Schritt wurden bei der Untersuchung von natürlichem Perlmutt zwei bislang unbekannte Strukturmerkmale entdeckt: Es gibt Bereiche, die nicht aus den charakteristischen Plättchen bestehen, sondern wesentlich weniger stark mineralisert sind. Die Mineralphase besteht in diesen Bereichen aus Nanopartikeln. Es wurde weiterhin gezeigt, daß die Aragonitplättchen von einer wenige nm dicken Schicht aus amorphem Calciumcarbonat umgeben ist. Die gängigen Modelle der Perlmuttbildung sind mit diesen Beobachtungen nicht zu vereinbaren und somit zu hinterfragen. Dagegen deuten diese Ergebnisse ein Wachstum von Perlmutt über ACC-Nanopartikel an.  Unter der Annahme der Bedeutung physikalisch-chemischer Mechanismen in der Biomineralisation wurde schließlich als dritter Schritt ein Ansatz zur in vitro-Retrosynthese von Biomineralien ausgehend von ihrer unlöslichen Matrix entwickelt.  Mit diesem Ansatz ist es erstmals gelungen, künstliches Perlmutt auf synthetischem Wege herzustellen, das morphologisch nicht vom Original zu unterscheiden ist. Die existierenden Unterschiede konnten zeigen, daß der Mineralisationsprozeß nicht auf ein spezifisches Mikroumgebungssystem beschränkt, sondern "allgemeiner gültig"' sein muß.  Bei der Retrosynthese gibt es zwei Schlüsselfaktoren: Zum einen die demineralisierte unlösliche Perlmuttmatrix als dreidimensionales Gerüst für das künstliche Perlmutt, zum anderen amorphe Precursorpartikel, die die Mineralphase bilden. Es werden keinerlei Proteine oder andere Biomoleküle verwendet. Dieser Ansatz bietet die Möglichkeit, den Mineralisationsprozeß an einem in vitro-Modellsystem zu verfolgen, was für das in vivo-System, wenn überhaupt, nur unter starken Einschränkungen möglich ist. Es wurde gezeigt, daß das künstliche Perlmutt über die Mesoskalentransformation von ACC-Precursorn innerhalb der Matrix gebildet wird und als möglicher Mechanismus bei der Biomineralisation von natürlichem Perlmutt diskutiert. Es konnte in der vorliegenden Arbeit konsequent gezeigt werden, daß die Imitation von Biomineralisationsprozessen in in vitro-Ansätzen möglich ist, wobei chemisch-physikalische Parameter dominieren.  In zukünftigen Studien sollten einerseits die mechanischen Eigenschaften des künstlichen Perlmutts untersucht werden, wofür sich in Vorversuchen im Rahmen dieser Arbeit die Nanoindentierung als geeignet herausgestellt hat. Es sollte geprüft werden, ob das hier ermittelte Prinzip zur Mineralisierung in der Materialentwicklung angewendet werden kann. Andererseits sollte die Retrosynthese auf andere Systeme ausgeweitet und in vivo-Studien durchgeführt werden, um die Gültigkeit der vorgeschlagenen Mechanismen zu überprüfen.
N2  - This thesis highlights the importance of physical-chemical mechanisms in biomineralisation and, thus, challenges the widely accepted dominance of specific biomolecular recognition mechanisms.  The work is divided into three parts: the first part addresses the crystallisation of calcium carbonate; the second part focuses on an intensive study of the biomineral, nacre, and, lastly, a retrosynthesis model system is designed and applied to synthesize artificial nacre. A mechanism for nacre mineralisation in nature is proposed.  Initially, complex calcium carbonate superstructures were synthesized in the absence of any additive. These were shown to grow by an oriented attachment mechanism of nanoparticles, presumably under the influence of dipolar fields. This growth mechanism has, to date, not been described for calcium carbonate. This mechanism opens the possibility to synthesize complex crystal morphologies of calcium carbonate and arises the question as to whether it plays a role in the growth of biominerals.  With the presence of small amounts of additives in calcium carbonate crystallisation it was possible to synthesize superstructures of aragonite platelets, each of which surrounded by a layer of amorphous calcium carbonate (ACC). Such ACC layers were also found in natural nacre (see below) and may explain the stabilisation of the metastable calcium carbonate polymorph aragonite.  In the second part of this thesis two unknown features of nacre structures were distinguished: Some areas within the nacre do not consist of the characteristic aragonite platelets but are mineralized only to a low degree. In these areas the mineral phase is clearly composed of nanoparticles. Furthermore, the aragonite platelets of nacre are shown to be surrounded by an ACC layer. Both observations contradict the classical models of nacre growth mechanisms but hint towards a growth via ACC nanoparticles.  Assuming the importance of physical-chemical mechanisms in biomineralisation, an approach for the in vitro retrosynthesis of biominerals was designed. Through this, it was possible, for the first time, to synthesize artificial nacre, which was indistinguishable in morphology from the original. The non-morphological differences between original and synthesized nacre showed that the biological process of mineralization is not limited to one specific microenvironment, but must be more general.  Two key factors are of importance for the retrosynthesis approach: 1) The demineralised nacre matrix, which forms a scaffold for the artificial mineral phase and; 2) amorphous nanoparticles as precursors, which transform into the mineral phase. No proteins or other biomolecules were utilized. In this way, the biomineralisation process could be followed in an in vitro model, a process, which is hardly possible in such detail under in vivo conditions. This work proves that the artificial nacre grows by a mesoscale transformation of ACC nanoparticles, and discusses this mechanism as a possible growth mechanism of natural nacre. This work consequently shows that it is possible to imitate biomineralisation processes in vitro and that, in–vitro, these processes are driven by physico-chemical parameters.  Future studies will involve investigation of the mechanical properties of the artificial nacre. First experiments indicate, that nanoindentation is hereby suitable. The potential application of the in vitro mineralization mechanism for new material development will be investigated. Furthermore, the retrosynthesis will be applied to other biomineral systems and, subsequently, in vivo studies will be performed so as to investigate the role of the proposed mechanisms for the natural biomineralisation process.
KW  - Biomineralisation
KW  - Perlmutt
KW  - Retrosynthese
KW  - Präkursor
KW  - Calciumcarbonat
KW  - physikalisch-chemisch
KW  - amorph
KW  - Mesoskalentransformation
KW  - biomineralization
KW  - nacre
KW  - retrosynthesis
KW  - mesoscale transormation
KW  - calcium carbonate
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7971
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nolte, Marc
T1  - Integration of freestanding polyelectrolyte multilayer membranes in larger scale structures
T1  - Integratrion freistehender Polyelektrolytmembranden in makroskopische Strukturen
N2  - Ultrathin, semi-permeable membranes are not only essential in natural systems (membranes of cells or organelles) but they are also important for applications (separation, filtering) in miniaturized devices.  Membranes, integrated as diffusion barriers or filters in micron scale devices need to fulfill equivalent requirements as the natural systems, in particular mechanical stability and functionality (e.g. permeability), while being only tens of nm in thickness to allow fast diffusion times. Promising candidates for such membranes are polyelectrolyte multilayers, which were found to be mechanically stable, and variable in functionality. In this thesis two concepts to integrate such membranes in larger scale structures were developed. The first is based on the directed adhesion of polyelectrolyte hollow microcapsules. As a result, arrays of capsules were created. These can be useful for combinatorial chemistry or sensing. This concept was expanded to couple encapsulated living cells to the surface. The second concept is the transfer of flat freestanding multilayer membranes to structured surfaces. We have developed a method that allows us to couple mm2 areas of defect free film with thicknesses down to 50 nm to structured surfaces and to avoid crumpling of the membrane. We could again use this technique to produce arrays of micron size. The freestanding membrane is a diffusion barrier for high molecular weight molecules, while small molecules can pass through the membrane and thus allows us to sense solution properties. We have shown also that osmotic pressures lead to membrane deflection. That could be described quantitatively.
N2  - Die Entwicklung von “Labors auf einem Chip” hat in den vergangenen Jahren großes Interesse hervorgerufen. Diese Chips ermöglichen schnelle vor Ort Analytik, wie sie beispielsweise in Arztpraxen oder bei der Schadstoff Überwachung wünschenswert wäre. Die Entwicklung solcher Systeme stellt große Herausforderungen an Forscher verschiedenster Disziplinen.  Ein großer Vorteil solcher Systeme sind die verkürzten Reaktionszeiten durch die Verkleinerung der Dimensionen. Membranen, die als Diffusionsbarrieren oder Filter in solche Systeme integriert werden sollen, müssen den Ansprüchen an mechanische Stabilität, Funktionalität (z.B. Permeabilität) bei einer Dicke von einigen 10 nm genügen. Die Reduktion der Membrandicke ist erforderlich um die Diffusionszeiten durch die Membran zu minimieren. Polyelektrolyte sind vielversprechende Kandidaten für solche Membranen, da sie sowohl mechanisch stabil sind, als auch variabel in ihrer Funktionalität In dieser Arbeit werden zwei Konzepte zur Integration solcher Membranen vorgestellt. Das erste Konzept basiert auf der selektiven Adhäsion von Polyelektrolytkapseln auf strukturierten Oberflächen. Für das gewählte Kapselsystem konnte bereits eine große Stabilität und eine breite Funktionalität gezeigt werden. Die Strukturierung wird durch Mikrokontaktdrucken erzielt und führt. zu attraktiven und repulsiven Bereichen auf der Oberfläche. Die Kapesladhäsion findet auf den attraktiven Bereichen statt. Auf diese Weise werden die Kapseln 2-dimensional auf der Oberfläche angeordnet. Die definierte laterale Position der Kapseln ermöglicht Anwendungen in der kombinatorischen Chemie oder der Sensorik. Der makroskopische Transfer von bis zu 50 nm dünnen Polyelektrolytmembranen auf microstrukturierte Substrate ist das zweite präsentierte Konzept zur Integration freistehender Membranen. Dabei entsteht ein großflächiger Bereich (mm2) von Millionen von Hohlräumen mit einem Volumen in der Größe von pL (10-12l). Diese Holräume können mit Reagenzien gefüllt werden. Diese reagieren durch die Membran auf Änderungen in der umgebenden Flüssigkeit. Von besonderem Interesse ist der Aspekt, daß nicht nur eingekapselte Reagenzien als Sensormaterial fungieren können, sondern auch durch die Deformation der Membran Änderungen im osmotischen Druck der Umgebung quantitativ erfaßt werden können.
KW  - Polyelektrolyt
KW  - Diffusionsbarriere
KW  - Freistehende Membranen
KW  - Kraftsensoren
KW  - polyelectrolyte membranes
KW  - force sensors
KW  - diffusion barrier
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7355
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sczech, Ronny
T1  - Haftvermittlung von Polyelektrolyten zwischen Celluloseoberflächen
T1  - Adhesion of polyelectrolytes between cellulose surfaces
N2  - Der Adhäsionsprozess an Cellulosefasern sollte bis hin zur molekularen Ebene aufgeklärt werden. Zuerst wurde eine definierte Celluloseoberfläche durch Aufschleudern hergestellt und eingehend charakterisiert wurde. Die Beschaffenheit der Oberfläche ist stark abhängig von der Konzentration Celluloselösung, die für das Aufschleudern benutzt wurde. Für geringe Konzentrationen bildete sich ein Netzwerk von Cellulosefibrillen über die Siliziumoberfläche aus. In einem mittleren Bereich wurden geschlossene Filme mit Dicken zwischen 1,5 und ca. 10 nm erhalten. Diese Filme wiesen eine Rauhigkeit unter 2 nm auf, was der Größe eines Cellulosemoleküls entspräche. Mit höheren Konzentrationen wurden die Filme dicker und auch rauer.  Die molekular glatten Cellulosefilme wurden zur Untersuchung der Adhäsionseigenschaften zwischen Celluloseoberflächen und ihrer Modifikation durch den Einfluss von Haftvermittlern (Polyelektrolyte) eingesetzt. Dafür wurde das Haftungsvermögen von Celluloseperlen auf der glatten Celluloseoberfläche analysiert. Die Adhäsion der Celluloseperlen hängt dabei von der Menge und von der Art des adsorbierten Polyelektrolyts ab. Geringe Polyelektrolytkonzentrationen ermöglichen wegen der teilweisen Bedeckung der Celluloseoberflächen eine Verstärkung der Haftvermittlung (Adhäsion). Höhere Konzentrationen an Polyelektrolyten bedecken die Celluloseoberfläche komplett, so dass die Symmetrie der Polyelektrolytadsorption entscheidend wird. Wenn Celluloseperlen und glatte Celluloseoberfläche gleichzeitig mit Polyelektrolyten beschichtet werden verringert sich bei hohen Konzentrationen die Adhäsion erheblich. Ein hohes Maß an Adhäsion wird dagegen erreicht, wenn nur eine der beiden gegenüberliegende Celluloseoberflächen separat beschichtet und dann in Kontakt mit der anderen gebracht Oberfläche wurde.  Der Einfluss einer äußeren Kraft auf die haftenden Celluloseperlen wurde untersucht, um eine Aussage über die auftretenden Adhäsionskräfte machen zu können. Dafür wurde eine spezielle Strömungszelle entwickelt, mit der die Bewegung von Celluloseperlen beobachtet werden kann. Je nach Ausrichtung der Strömungszelle bewegten sich die Celluloseperlen unterschiedlich schnell. War die Strömungszelle horizontal ausgerichtet, wirkte zusätzlich zur Adhäsionskraft noch die Gravitation auf die Oberfläche, so dass hier eine wesentlich langsamere Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelt wurde als für die Messungen in vertikaler Ausrichtung.  Die Zugabe von verschiedenen Polyelektrolyten bei den Messungen mit der Strömungszelle hatte einen erheblichen Einfluss auf die Beweglichkeit der haftenden Celluloseperlen. Bei geringen Polyelektrolytkonzentrationen wurde das Potential der einzelnen Polyelektrolyten zur effektiven Haftvermittlung durch eine signifikant geringere Durchschnittsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen sichtbar. Aus der kritischen Anfangsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen wurde die Adhäsionsarbeit errechnet, die für die Bewegung nötig ist.
N2  - The process of adhesion of cellulose fibres should be revealed down to a molecular level. Therefore, a well defined cellulose surface was prepared and then characterized. Cellulose was deposited on silicon wafer surfaces via spin coating from a solution of cellulose in dimethylacetamide (including 7% (w/w) lithium chloride). The resulting cellulose layers were analyzed by ellipsometry, AFM, FTIR, ICP-MS, x-ray reflectivity, and contact angle measurements. The texture of the prepared cellulose surfaces depends strongly on the used cellulose solution for spin coating process. For cellulose concentrations below 0.07wt% the wafer surfaces are covered with a network of cellulose fibrils. For concentrations between 0.07 and 0.5 wt%, closed films with thicknesses between 1.5 and ca. 10 nm are obtained. These films are molecularly smooth (rms roughness < 2nm). Higher concentrations result in thicker films with significantly rougher surfaces (rms roughness >2nm). The cellulose layers were used to investigate cellulose/cellulose adhesion and their modification by polyelectrolytes. To this end the sticking behavior of cellulose beads was analyzed. It is demonstrated that the adhesion of the beads depends on the type, amount, and adsorption symmetry of adsorbed polyelectrolyte. Low, incomplete polyelectrolyte coverage always enhances adhesion, whereas for high coverage the symmetry of the polyelectrolyte coating is very important. In this case, adhesion is enhanced if only one surface is covered with polyelectrolyte prior to contact. If both surfaces were fully covered with polyelectrolytes before contact adhesion is decreased. Flexible and cationic polyelectrolytes are the most potent candidates for this usage.  The influence of an external force on the adhered cellulose beads was investigated to extimate the occurring adhesion forces. A special flow chamber was developed, in order to track the movements of cellulose beads rolling over a flat cellulose film. A constant water stream was applied as external force. The alignment of the flow chamber in reference to lab floor has an considerable influence on the speed of the rolling cellulose beads. If the flow chamber was aligned in the horizontal position, then gravity acts in addition to the adhesion force onto the surface. Thus, here were measured a substantial lower average speed of cellolude beads as it was measured for the vertical alignment of the flow chamber. The influence of gravity on the rolling friction of the cellulose beads could be prooved by modelling the rolling friction to HERTZ’s law and by evaluating statistically the movement vectors of the cellulose beads. As an another result of this findings one can estimate the occurring adhesion forces and energies.  The addition of different polyelectrolytes to the water stream used in measurements with the flow chamber had a substantial influence on the mobility of adhered cellulose beads. At high concentrations of polyelectrolyte sticked so many beads at the cellulose surface, that it was not possible to interpret the data reasonable. Low concentrations enables the potential of the invidual polyelectrolyte to be a effictive binding agent. Here, a significant lower average speed of cellulose beads rolling over a cellulose surface was observed by all used polyelectrolytes but most by a flexible and cationic one.
KW  - Polyelektrolyt
KW  - Haftvermittler
KW  - Cellulose
KW  - Nassfestigkeit
KW  - Oberflächen
KW  - Adhäsion
KW  - surfaces
KW  - adhesion
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7338
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fischer, Thomas
T1  - Lichtinduzierte Orientierungsprozesse in Azobenzen-Polymeren
T1  - Lightinduced orientation processes in azobenzene polymers
N2  - Die Beeinflussung optischer Eigenschaften durch Bestrahlung stellt eine Grundlage für die Herstellung anisotroper optischer Komponenten dar. In dünnen Schichten von Azobenzen-Polymeren kann optische Anisotropie durch linear polarisierte Bestrahlung induziert oder modifiziert werden. Ziel der Arbeit war es, wesentliche Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zum Prozess der Photoorientierung zu erarbeiten, um so eine Optimierung der Materialien für verschiedene Anwendungen ermöglichen.  In isotropen Schichten flüssigkristalliner und amorpher Azobenzen-Polymeren wird das Ausmaß der induzierten optischen Anisotropie günstig durch eine Donor/Akzeptor-Substitution in 4,4'-Position beeinflusst. Die Induktionsgeschwindigkeit ist in Schichten flüssigkristalliner Polymeren deutlich geringer, jedoch lassen sich höhere Werte der Doppelbrechung und des Dichroismus erreichen. In Copolymeren bewirkt die Photoorientierung der Azobenzen-Seitengruppen eine kooperative Orientierung von formanisotropen Seitengruppen. Die Mesogenität der nicht-photochromen Seitengruppen erhöht das Ausmaß der induzierten optischen Anisotropie. Die Stabilität der induzierten Doppelbrechung und des Dichroismus wird durch diese Gruppen gesteigert.  In Schichten flüssigkristalliner Polymeren wird die induzierte optische Anisotropie beim Tempern im Bereich der Mesophasen erheblich verstärkt. Dabei reicht ein geringes Maß an induzierter Anisotropie aus, um Doppelbrechungs- und Dichroismuswerte zu erzielen, wie sie für LC-Domänen typisch sind.  In orientierten Schichten von Azobenzen-Polymeren wird das Resultat der linear polarisierten Bestrahlung durch die Stärke der anisotropen Wechselwirkungen in den flüssigkristallinen Domänen oder den LB-Multilayern bestimmt. Eine lichtinduzierte Reorientierung kann nur erreicht werden, wenn diese Wechselwirkungen überwunden werden können. Erfolgt eine Photoreorientierung in den orientierten Polymerschichten, werden in Copolymeren formanisotrope Seitengruppen ebenfalls kooperativ reorientiert. Eine vorgelagerte UV-Bestrahlung kann durch Erzeugung eines hohen Anteils an nicht-mesogenen Z-Isomeren die anisotropen Wechselwirkungen stark schwächen und so die Seitengruppen entkoppeln. Aus diesem Zustand erfolgt die Photoreorientierung mit einer der Photoorientierung in isotropen Schichten vergleichbaren Effizienz.  Die erarbeiteten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen liefern einen Beitrag zur Optimierung derartiger Materialien für Anwendungen in den Bereichen optischer Funktionsschichten, holographischer Datenspeicherung oder der Generierung von Oberflächenreliefgittern.
N2  - The modification of optical characteristics by irradiation represents a basis for the creation of anisotropic optical components. In thin films of azobenzene polymers optical anisotropy can be induced or modified by linearly polarized irradiation. The goal of the work was it to compile substantial structure property relations of the photoorientation process in order to support an optimization of the materials for different applications.  In isotropic films of liquid crystalline and amorphous azobenzene polymers the extent of the induced optical anisotropy is increased by a donor/acceptor substitution in 4,4'-position. The induction speed is clearly smaller in films of liquid crystalline polymers, however higher values of birefringence and dichroism can be reached. In copolymers the photoorientation of the azobenzene side groups causes a cooperative orientation of form-anisotropic side groups. The mesogenity of the non-photochromic side groups increases the extent of the induced optical anisotropy.  The stability of the induced birefringence and dichroism is increased by these groups considerably. In films of liquid crystalline polymers the induced optical anisotropy is substantially amplified on annealing within the range of the mesophases. In this way, a small ratio of induced anisotropy is sufficient, in order to obtain birefringence and dichroism values as typical for LC domains.  In oriented films of azobenzene polymers the result of the linear polarized irradiation is determined by the strength of the anisotropic interactions in the liquid crystalline domains or the LB multilayers. A light-induced reorientation can be only achieved, if these interactions can be overcome. If a photoreorientation takes place in the oriented layers of copolymers, form-anisotropic side groups are cooperatively reoriented. An initial UV irradiation can strongly weaken the anisotropic interactions by generating of a high fraction of non-mesogenic z-isomers and decouples in this way the side groups. From this state the photoreorientation proceeds with an efficiency one comparable to the photoorientation in isotropic films.  The compiled structure property relations supplies a contribution for the optimization of such materials for applications in the fields of optical function films, holographic data storage or the generation of surface relief gratings.
KW  - Flüssigkristalline Polymere
KW  - Amorphe Polymere
KW  - Photochemie
KW  - Orientierungsbewegung
KW  - Lichtinduzierter Effekt
KW  - Azobenzen
KW  - Photoorientierung
KW  - Kooperativität
KW  - Linear polarisierte Bestrahlung
KW  - LB-Multilayer
KW  - azobenzene
KW  - photoorientation
KW  - cooperativity
KW  - linearly polarized irradiation
KW  - LB-multilayer
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7133
ER  - 
TY  - THES
A1  - Franke, Danielle
T1  - Novel surfactants for the production of functional  nanostructured materials  via the ionic self-assembly (ISA) route = Neuartige Tenside für die Synthese funktioneller nanostrukturierter Materialien  durch  ionische Selbsorganisation
T1  - Neuartige Tenside für die Synthese funktioneller nanostrukturierter Materialien  durch  ionische Selbsorganisation
N2  - In recent years, the aim of supramolecular syntheses is not only the creation of particular structures but also the introduction of specific functions in these supramolecules. The present work describes the use of the ionic self-assembly (ISA) route to generate nanostructured materials with integrated functionality. Since the ISA strategy has proved to be a facile method for the production of liquid-crystalline materials, we investigated the phase behaviour, physical properties and function of a variety of ISA materials comprising a perylene derivative as the employed oligoelectrolyte. Functionality was introduced into the materials through the use of functional surfactants.  In order to meet the requirements to produce functional ISA materials through the use of functional surfactants, we designed and synthesized pyrrole-derived monomers as surfactant building blocks. Owing to the presence of the pyrrole moiety, these surfactants are not only polymerizable but are also potentially conductive when polymerized. We adopted single-tailed and double-tailed N-substituted pyrrole monomers as target molecules. Since routine characterization analysis of the double-tailed pyrrole-containing surfactant indicated very interesting, complex phase behaviour, a comprehensive investigation of its interfacial properties and mesophase behavior was conducted. The synthesized pyrrole-derived surfactants were then employed in the synthesis of ISA complexes. The self-assembled materials were characterized and subsequently polymerized by both chemical and electrochemical methods. The changes in the structure and properties of the materials caused by the in-situ polymerization were addressed. In the second part of this work, the motif investigated was a property rather than a function. Since chiral superstructures have obtained much attention during the last few years, we investigated the possibility of chiral ISA materials through the use of chiral surfactants. Thus, the work involved synthesis of novel chiral surfactants and their incorporation in ISA materials with the aim of obtaining ionically self-assembled chiral superstructures.  The results and insights presented here suggest that the presented synthesis strategy can be easily extended to incorporate any kind of charged tectonic unit with desired optical, electrical, or magnetic properties into supramolecular assemblies for practical applications.
N2  - Supramolekulare Chemie zielt auf den Aufbau großer Moleküle und neuer Materialien aus kleineren Einheiten. Durch supramolekulare Wechselwirkungen d.h. nicht-kovalente Bindungen, können definierte Ordnungen von Molekülverbänden in Größen von mehreren 100 Mikrometern hergestellt werden. Diese Wechselwirkungen und die daraus resultierenden Anordnungen von Molekülen bestimmen die für Anwendungen relevanten makroskopischen Materialeigenschaften.  Es gibt viele verschiedene Wechselwirkungen, die in der Supramolekularen Chemie angewendet werden können. Eine davon ist die ionische Wechselwirkung, die in dieser Arbeit als Triebkraft für die Herstellung supramolekularer Materialien verwendet wird. Diese Strategie wurde vor kurzem ISA (Ionic-Self-Assembly, d.h. Ionische Selbsorganisation) genannt.  Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung funktioneller Nanomaterialen durch die Anwendung der ISA-Strategie. Da sich die ISA-Strategie als einfache Methode für die Produktion von Flüssigkristallen herausstellte, untersuchten wir die Eigenschaften vieler ISA-Materialen, die einen Farbstoffbaustein integriert haben. Die Funktion der Materialien wurde hierbei durch die Verwendung funktioneller Tenside geschaffen. Um die Anforderungen für die Produktion funktioneller ISA-Materialen durch die Nutzung funktioneller Tenside sicherzustellen, wurden Pyrrol-Monomere als Tenside hergestellt. Durch die Pyrrol-Einheiten sind die Tenside polymerisierbar und zeigen danach Potential für Leitfähigkeit.  Es wurden Pyrrol-Tenside sowohl mit Einzel- als auch mit Doppelketten synthetisiert. Da die Standardcharakterisierung des Doppelketten-Tensids ein interessantes Phasenverhalten zeigte, wurden umfassende Untersuchungen der Grenzflächeneigenschaften und des mesophasen Verhaltens durchgeführt. Beide Tenside wurden dann in der Produktion von ISA-Materialien verwendet. Die hergestellten Materialen wurden charakterisiert und konnten durch die Pyrrol-Einheit sowohl chemisch als auch elektrochemisch polymerisiert werden. Die aus dieser Polymerisierung resultierenden Änderungen der Eigenschaften, Struktur und Function der Materialen wurden ebenfalls untersucht.  Der zweite Teil dieser Arbeit klärt Nutzungsmöglichkeiten chiraler Tenside für die Herstellung chiraler ISA-Strukturen. Obwohl Chiralität keine eigentliche Funktion sondern eine Eigenschaft ist, haben chirale Strukturen in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit bekommen. Deshalb wurden, mit dem Ziel chirale ISA-Strukturen zu erhalten, neue chirale Tenside hergestellt und diese als Bausteine in ISA-Materialien benutzt. Die mit dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse und neuen Einsichten zeigen, dass die ISA-Strategie leicht erweitert werden kann, um jede Art von Bausteine zu integrieren. Dadurch können nanostukturierte Materialien mit gewünschten spezifischen optischen, elektrischen oder elektromagnetischen Eigenschaften für praktische Anwendungen geschaffen werden.
KW  - Nanotechnologie
KW  - Tenside
KW  - ISA
KW  - Surfactant
KW  - Nanotechnology
KW  - self-assembly
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6922
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TY  - THES
A1  - Jovanovic, Ljubisa
T1  - New synthetic approaches to 8,5'-neolignans
T1  - Neue Synthesewege zur 8,5'-Neolignane
N2  - Neolignans, dehydrodimers of phenylpropenes, are natural products that exhibit different biological activities. 8,5’-Neolignans containing a trans- dihydrobenzofuran skeleton are the most abundant neolignans in nature. The published syntheses of trans-dihydrobenzofurans are multistep procedures that are time consuming and provide the product in low yield. Furthermore, all dimerisation reactions either in the presence of enzymes or mediated by metal salts are yielding dimers consisting of two units of the same phenylpropene compound, narrowing substantially the substitution pattern.  Two different general synthetic approaches were examined. The first strategy was the enantioselective deprotonation at the α-carbon of the ο-alkyl phenols in the presence of a chiral diamine and sBuLi. Synthesis of several new phosphorous-based directed ortho-metalation groups was studied. The examined compounds having these new groups decomposed even under very mild reaction conditions and are not suitable for the application in the synthesis. The second strategy was to examine one [3+2] cycloaddition reaction, transition metal catalysed Heck oxyarylation reaction, in the synthetic approach to compounds having trans-dihydrobenzofuran skeleton. Palladium catalysed Heck oxyarylation reaction with halogenophenols or ortho-diazonium phenols as the starting material allowed the trans-dihydrobenzofuran compounds as the major products in acceptable yield and in one step. The products were formed under ligand free condition, as well as in the presence of some strong coordinating ligands (Ph3P). The experiments with several chiral ligands, showed that the obtained trans-dihydrobenzofurans were racemic mixtures. This result suggests formation of an achiral intermediate along the reaction pathway, which causes the lack of stereoselectivity in the products. Initially formed trans-dihydrobenzofuran compounds are the key precursors of many naturally occurring neolignans, and can be easily converted to 8,5’-neolignan derivatives.
N2  - 8,5’-Neolignane sind Naturstoffe die verschiedene biologische Aktivitäten ausüben. 8,5’-Neolignane mit Dihydrobenzofuran-Kernstruktur haben antioxidative Wirkung und sind als ACAT- und PAF-Inhibitoren bekannt. Zwar gibt es einige stereoselektive Synthesen von 8,5’-Neolignanen, diese sind aber kompliziert und/oder lassen nur ein eingeschränktes Substitutionsmuster zu. In der vorliegenden Dissertation wurden zwei neue Synthesewege, nämlich die Palladium-katalysierte Cycloaddition von o-Halogenphenolen und Phenylpropenen, und die α-Alkylierung, präsentiert. Diese Synthesewege führen diastereoselektiv, in ein bis drei Schritten, zu trans-Dihydrobenzofuranen, den gewünschten, potentiell bioaktiven Zielverbindungen. Ferner wurde gezeigt, dass sich ausdiesen Verbindungen verschiedene 8,5’-Neolignane schnell und einfach herstellen lassen.
KW  - Dihydrobenzofurane
KW  - Lignane
KW  - Palladium
KW  - 8
KW  - 5'-neolignane
KW  - dihydrobenzofurans
KW  - palladium
KW  - neolignans
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6878
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TY  - THES
A1  - Andersen, Audrée
T1  - Surfactant dynamics at interfaces : a series of second harmonic generation experiments
T1  - Surfactant Dynamik an Grenzflächen : eine Studie über SHG-Experimente
N2  - Adsorption layers of soluble surfactants enable and govern a variety of phenomena in surface and colloidal sciences, such as foams. The ability of a surfactant solution to form wet foam lamellae is governed by the surface dilatational rheology. Only systems having a non-vanishing imaginary part in their surface dilatational modulus, E, are able to form wet foams. The aim of this thesis is to illuminate the dissipative processes that give rise to the imaginary part of the modulus.  There are two controversial models discussed in the literature. The reorientation model assumes that the surfactants adsorb in two distinct states, differing in their orientation. This model is able to describe the frequency dependence of the modulus E. However, it assumes reorientation dynamics in the millisecond time regime. In order to assess this model, we designed a SHG pump-probe experiment that addresses the orientation dynamics. Results obtained reveal that the orientation dynamics occur in the picosecond time regime, being in strong contradiction with the two states model.  The second model regards the interface as an interphase. The adsorption layer consists of a topmost monolayer and an adjacent sublayer. The dissipative process is due to the molecular exchange between both layers. The assessment of this model required the design of an experiment that discriminates between the surface compositional term and the sublayer contribution. Such an experiment has been successfully designed and results on elastic and viscoelastic surfactant provided evidence for the correctness of the model.  Because of its inherent surface specificity, surface SHG is a powerful analytical tool that can be used to gain information on molecular dynamics and reorganization of soluble surfactants. They are central elements of both experiments. However, they impose several structural elements of the model system. During the course of this thesis, a proper model system has been identified and characterized. The combination of several linear and nonlinear optical techniques, allowed for a detailed picture of the interfacial architecture of these surfactants.
N2  - Amphiphile vereinen zwei gegensätzliche Strukturelemente in einem Molekül, eine hydrophile Kopfgruppe und ein hydrophobe, meist aliphatische Kette. Aufgrund der molekularen Asymmetrie erfolgt eine spontane Adsorption an der Wasser-Luft Grenzfläche. Die Adsorptionsschicht verändert die makroskopischen Eigenschaften des Materials, z.B. die Grenzflächenspannung wird erniedrigt. Amphiphile sind zentrale Bauelemente der Kolloid- und Grenzflächenforschung, die Phänomene, wie Schäume ermöglichen.  Eine Schaumlamelle besteht aus einem dünnen Wasserfilm, der durch zwei Adsorptionsschichten stabilisiert wird. Die Stabilität der Lamelle wird durch die Grenzflächenrheologie entscheidend geprägt. Die wesentliche makroskopische Größe in diesem Zusammenhang ist das so genannte Grenzflächendilatationsmodul E. Es beschreibt die Fähigkeit des Systems die Gleichgewichtsgrenzflächenspannung nach einer Expansion oder Dilatation der Adsorptionschicht wieder herzustellen. Das Modul E ist eine komplexe Größe, in dem der Imaginärteil direkt mit der Schaumstabilität korreliert.  Diese Arbeit widmet sich der Grenzflächenrheologie. In der Literatur werden zwei kontroverse Modelle zur Interpretation dieser Größe diskutiert. Diese Modelle werden experimentell in dieser Arbeit überprüft. Dies erfordert die Entwicklung neuer experimenteller Aufbauten basierend auf nichtlinearen, optischen Techniken. Mit diesen Experimenten konnte eines der Modelle bestätigt werden.
KW  - Tensid
KW  - Grenzflächenchemie
KW  - Nichtlineare Spektroskopie
KW  - Oscillating Bubble
KW  - surfactants
KW  - nonlinear optics
KW  - surface rheology
KW  - air-water interface
KW  - oscillating bubble
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6553
ER  - 
TY  - THES
A1  - Garnier, Sébastien
T1  - Novel amphiphilic diblock copolymers by RAFT-polymerization, their self-organization and surfactant properties
T1  - Neue Amphiphile Diblockcopolymere mittels RAFT-Polymerisation, ihre Aggregations- und Tensideigenschaften
N2  - The Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) process using the new RAFT agent benzyldithiophenyl acetate is shown to be a powerful polymerization tool to synthesize novel well-defined amphiphilic diblock copolymers composed of the constant hydrophobic block poly(butyl acrylate) and of 6 different hydrophilic blocks with various polarities, namely a series of non-ionic, non-ionic comb-like, anionic and cationic hydrophilic blocks. The controlled character of the polymerizations was supported by the linear increase of the molar masses with conversion, monomodal molar mass distributions with low polydispersities and high degrees of end-group functionalization.  The new macro-surfactants form micelles in water, whose size and geometry strongly depend on their composition, according to dynamic and static light scattering measurements. The micellization is shown to be thermodynamically favored, due to the high incompatibility of the blocks as indicated by thermal analysis of the block copolymers in bulk. The thermodynamic state in solution is found to be in the strong or super strong segregation limit. Nevertheless, due to the low glass transition temperature of the core-forming block, unimer exchange occurs between the micelles. Despite the dynamic character of the polymeric micellar systems, the aggregation behavior is strongly dependent on the history of the sample, i.e., on the preparation conditions. The aqueous micelles exhibit high stability upon temperature cycles, except for an irreversibly precipitating block copolymer containing a hydrophilic block exhibiting a lower critical solution temperature (LCST). Their exceptional stability upon dilution indicates very low critical micelle concentrations (CMC) (below 4∙10<sup>-4 g∙L<sup>-1). All non-ionic copolymers with sufficiently long solvophobic blocks aggregated into direct micelles in DMSO, too. Additionally, a new low-toxic highly hydrophilic sulfoxide block enables the formation of inverse micelles in organic solvents.  The high potential of the new polymeric surfactants for many applications is demonstrated, in comparison to reference surfactants. The diblock copolymers are weakly surface-active, as indicated by the graduate decrease of the surface tension of their aqueous solutions with increasing concentration. No CMC could be detected. Their surface properties at the air/water interface confer anti-foaming properties. The macro-surfactants synthesized are surface-active at the interface between two liquid phases, too, since they are able to stabilize emulsions. The polymeric micelles are shown to exhibit a high ability to solubilize hydrophobic substances in water.
N2  - Amphiphile sind Moleküle, die aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Molekülteil aufgebaut sind. Beispiele für Amphiphile sind Tenside, deren makromolekulares Pendant amphiphile Block-Copolymere sind, die häufig auch als Makro-Tenside bezeichnet sind. Ihre Lösungseigenschaften in einem selektiven Lösungsmittel, i.e., ein für einen Block gutes und für den anderen schlechtes Lösungsmittel, sind analog zu denen von Tensiden. Die Unverträglichkeit der Polymersegmente führt zu einer von hydrophoben Wechselwirkungen getriebenen Mikrophasenseparation, d.h. zur Selbstorganisation der amphiphilen Makromoleküle zu Mizellen unterschiedlichster Form, während die kovalente Bindung zwischen den Blöcken eine Makrophasenseparation verhindert. Aufgrund ihres besonderen strukturellen Aufbaus adsorbieren Makro-Tenside an Grenzflächen, was zahlreiche Anwendungen, z.B. zur (elektro)sterischen Stabilisierung von Emulsionen und Dispersionen findet.  Die vorliegende Arbeit demonstriert, dass die neuen kontrollierten radikalischen Polymerisationen wie die RAFT-Methode („Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer“) für die Synthese von neuen wohldefinierten amphiphilen Diblock-Copolymerstrukturen sehr gut geeignet sind. Eine Reihe von neuen amphiphilen Diblock-Copolymeren wurde mittels RAFT synthetisiert, mit einem konstanten hydrophoben Block und verschiedenen hydrophilen Blöcken unterschiedlichster Polaritäten. Die engen Molmassenverteilungen und der lineare Aufstieg der Molmassen mit dem Umsatz belegen den kontrollierten Charakter der Polymerisation.  Die thermodynamisch favorisierte Selbstorganisation der synthetisierten Blockcopolymere in Wasser führt zur Bildung von Mizellen, deren Eigenschaften aber von der Präparationsmethode stark abhängig sind. Korrelationen zwischen den Mizelleigenschaften und der Blockcopolymerstruktur zeigen, dass die Mizellgröße vor allem von der Länge des hydrophoben Blocks kontrolliert wird, wohindagegen die Natur des hydrophilen Blocks der entscheidende Faktor für die Mizellgeometrie ist. Die gebildeten Mizellen sind besonders stabil gegenüber Verdünnung und Temperaturzyklen, was ein großer Vorteil für eventuelle Anwendungen ist. Wegen der niedrigen Glasübergangstemperatur des hydrophoben Blocks findet ein Austausch von Makromolekülen zwischen den Mizellen statt, d.h. es handelt sich um dynamische Mizellsysteme.  Das Potential der neuen Makrotenside für Anwendungen wurde untersucht. Die Polymermizellen zeigen eine hohe Kapazität wasserunlösliche Substanzen in Wasser zu solubilisieren. Die Blockcopolymere sind grenzflächenaktiv, d.h. sie adsorbieren an Wasser / Luft oder Wasser / Öl Grenzflächen. Entsprechend sind die Blockcopolymere in der Lage, Emulsionen zu stabilisieren oder als Antischaumsubstanzen zu wirken.
KW  - Blockcopolymere
KW  - Amphiphile
KW  - Polymertenside
KW  - RAFT-Polymerisation
KW  - Grenzflächenaktivität
KW  - Amphiphilic diblock copolymers
KW  - RAFT-Polymerization
KW  - Surfactants
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6395
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wolf, Gunter
T1  - Diffusionsuntersuchungen an (polymer-modifizierten) Mikroemulsionen mittels Feldgradientenimpuls-NMR-Spektroskopie
T1  - Diffusion studies in (polymer-modified) microemulsions using pulsed field gradient NMR spectroscopy
N2  - Aufgrund des großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen zeigen Nanopartikel interessante, größenabhängige Eigenschaften, die man im ausgedehnten Festkörper nicht beobachtet. Sie sind daher von großem wissenschaftlichem und technologischem Interesse. Die Herstellung kleinster Partikel ist aus diesem Grund überaus wünschenswert. Dieses Ziel kann mit Hilfe von Mikroemulsionen als Templatphasen bei der Herstellung von Nanopartikeln erreicht werden. Mikroemulsionen sind thermodynamisch stabile, transparente und isotrope Mischungen von Wasser und Öl, die durch einen Emulgator stabilisiert sind. Sie können eine Vielzahl verschiedener Mikrostrukturen bilden. Die Kenntnis der einer Mikroemulsion zugrunde liegenden Struktur und Dynamik ist daher von außerordentlicher Bedeutung, um ein gewähltes System potentiell als Templatphase zur Nanopartikelherstellung einsetzen zu können. In der vorliegenden Arbeit wurden komplexe Mehrkomponentensysteme auf der Basis einer natürlich vorkommenden Sojabohnenlecithin-Mischung, eines gereinigten Lecithins und eines Sulfobetains als Emulgatoren mit Hilfe der diffusionsgewichteten 1H-NMR-Spektroskopie unter Verwendung gepulster Feldgradienten (PFG) in Abhängigkeit des Zusatzes des Polykations Poly-(diallyl-dimethyl-ammoniumchlorid) (PDADMAC) untersucht. Der zentrale Gegenstand dieser Untersuchungen war die strukturelle und dynamische Charakterisierung der verwendeten Mikroemulsionen hinsichtlich ihrer potentiellen Anwendbarkeit als Templatphasen für die Herstellung möglichst kleiner Nanopartikel. Die konzentrations- und zeit-abhängige NMR-Diffusionsmessung stellte sich dabei als hervorragend geeignete und genaue Methode zur Untersuchung der Mikrostruktur und Dynamik in den vorliegenden Systemen heraus. Die beobachtete geschlossene Wasser-in-Öl- (W/O-) Mikrostruktur der Mikroemulsionen zeigt deutlich deren potentielle Anwendbarkeit in der Nanopartikelsynthese. Das Gesamtdiffusionsverhalten des Tensides wird durch variierende Anteile aus der Verschiebung gesamter Aggregate, der Monomerdiffusion im Medium bzw. der medium-vermittelten Oberflächendiffusion bestimmt. Dies resultierte in einigen Fällen in einer anormalen Diffusionscharakteristik. In allen Systemen liegen hydrodynamische und direkte Wechselwirkungen zwischen den Tensidaggregaten vor. Der Zusatz von PDADMAC zu den Mikroemulsionen resultiert in einer Stabilisierung der flüssigen Grenzfläche der Tensidaggregate aufgrund der Adsorption des Polykations auf den entgegengesetzt geladenen Tensidfilm und kann potentiell zu Nanopartikeln mit kleineren Dimensionen und schmaleren Größenverteilungen führen.
N2  - Owing to their large surface-to-volume ratio nanoparticles show interesting size-dependent properties that are not observable in bulk materials. Thus, they are of great scientific and technological interest. Thereby, the highly desirable preparation of as small particles as possible might be easily achieved using microemulsions as template phases. Microemulsions are thermodynamically stable, transparent and isotropic mixtures of water and oil stabilized by an emulsifying agent. However, microemulsions may form a great variety of different microstructures. Thus, it is of utmost importance to know the underlying microstructure and microdynamics of a chosen microemulsion system in order to use it as a template phase for nanoparticle formation. In the present study complex multi-component microemulsion systems based on a naturally occurring soybean lecithin mixture, purified lecithin and sulfobetaine as emulsifiers were investigated by diffusion-weighted pulsed field gradient (PFG) 1H NMR spectroscopy in the presence and absence of the polycation poly-(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC). The central topic of this study was to structurally and dynamically characterize the present microemulsions with respect to their potential use in nanoparticle formation. The concentration- and time-dependent NMR diffusion measurements turned out to be a suitable and accurate tool to investigate the microstructure and microdynamics of the systems under investigation. They reveal closed water-in-oil (W/O) microemulsion microstructures which prove the potential suitability of the respective systems as template phases for the preparation of nano-sized particles. The overall diffusion behavior of surfactants were found to be governed by varying contributions from displacements of entire aggregates, monomer diffusion in the medium and bulk-mediated surface diffusion, respectively. In some cases this led to a marked anomalous diffusion characteristics. In all systems interactions between aggregates are dominated by hydrodynamic and direct forces. The addition of PDADMAC to the microemulsion systems results in a stabilization of the liquid interface of surfactant aggregates due to the adsorption of the polycation at the oppositely charged surfactant film and may potentially lead to nanoparticles of smaller dimensions and narrower size distributions.
KW  - Mikroemulsion
KW  - Mikrostruktur
KW  - Magnetische Kernresonanz
KW  - PFG-NMR-Spektroskopie
KW  - Selbstdiffusion
KW  - Anomale Diffusion
KW  - Polykation
KW  - Inverse Micelle
KW  - Wasser-in-Öl-Mikroemulsion
KW  - Tensiddynamik
KW  - medium-vermittelte Oberflächendiffusion
KW  - Levy-Bewegung
KW  - water-in-oil microemulsion
KW  - surfactant dynamics
KW  - bulk-mediated surface diffusion
KW  - Levy walk
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6259
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kozempel, Steffen
T1  - Emulgatorfreie Emulsionspolymerisation : Monomerlösungszustand und Teilchenbildung
T1  - Emulsifier-free emulsion polymerization : monomer solution state and particle formation
N2  - Polymere sind zweifelsohne der Werkstoff in unserer Zeit. Ein bedeutender Anteil der heute industriell produzierten Polymere wird durch Emulsionspolymerisation hergestellt. Obwohl die Emulsionspolymerisation breite Anwendung findet, sind die involvierten Mechanismen von Teilchenbildung und -wachstum noch heute Gegenstand heftiger Kontroversen. Ein Spezialfall der Emulsionspolymerisation ist die emulgatorfreie Emulsionspolymerisation. Hierbei handelt es sich um ein scheinbar einfacheres System der Emulsionspolymerisation, weil diese Methode ohne Zusatz von Emulgatoren auskommt. Die Teilchenbildung ist ein fundamentaler Vorgang im Verlauf der Emulsionspolymerisation, da sie zur Ausbildung der polymeren Latexphase führt. Detaillierte Kenntnisse zum Mechanismus der Nukleierung ermöglichen eine bessere Kontrolle des Reaktionsverlaufes und damit der Eigenschaften des Endproduktes der Emulsionspolymerisation, dem Polymer-Latex. Wie bereits vorangegangene Arbeiten auf dem Gebiet der emulgatorfreien Emulsionspolymerisation von Styrol sowie Methylmethacrylat und Vinylacetat zeigen konnten, verläuft die Teilchenbildung in diesen Systemen über den Mechanismus der aggregativen Nukleierung. Im Zusammenhang mit den Ergebnissen der genannten Arbeiten tauchte dabei immer wieder ein interessanter Effekt im Bereich der Partikelnukleierung auf. Dieses als JUMBO-Effekt bezeichnete Phänomen zeigte sich reproduzierbar in einem Anstieg der Transmission im Bereich der Teilchenbildung von emulgatorfreien Emulsionspolymerisationen von Styrol, MMA und VAc. Nach der Initiierung der Polymerisation in einer wässrigen Monomerlösung durch Kaliumperoxodisulfat steigt die Durchlässigkeit bei 546 nm auf über 100 % an. Für diese „Abnahme der optischen Dichte“ wurden verschiedene Erklärungsmöglichkeiten vorgeschlagen, jedoch blieb ein Nachweis der Ursache für den JUMBO-Effekt bisher aus. Dieser Mangel an Aufklärung eines offenbar grundlegenden Phänomens in der emulgatorfreien Emulsionspolymerisation bildet den „Nukleus“ für die vorlie¬gende Arbeit. Durch die vorliegende Dissertation konnte das Verständnis für Phänomene der Teilchenbildung in der emulgatorfreien Emulsionspolymerisation von Styrol mit KPS erweitert werden. In diesem Rahmen wurde das Online-Monitoring des Polymerisationsvorganges verbessert und um verschiedene Methoden erweitert: Zur simultanen Erfassung von Trübungsdaten bei verschiedenen Wellenlängen konnte ein modernes Spektrometer in Kombination mit einer Lichtleitersonde in die Reaktionsapparatur integriert werden. Es wurde ein verbesserter Algorithmus zur Datenbearbeitung für die Partikelgrößenbestimmung mittels faseroptischer dynamischer Lichtstreuung entwickelt. Es wurden Online-Partikelgrößenanalysen mittels statischer Vielwinkellichtstreuung bei Polymerisationen direkt in entsprechenden Lichtstreuküvetten durchgeführt. Diese zur Beschreibung des untersuchten Systems eingeführten Methoden sowie ein zeitlich vollständiges Monitoring des gesamten Polymerisationsverlaufes, beginnend mit der Zugabe von Monomer zu Wasser, führten zu neuen Erkenntnissen zur emulgatorfreien Emulsionspolymerisation. Es wurden große Monomeraggregate, die sog. Nanotröpfchen, in wässriger Lösung (emulgatorfrei) nachgewiesen. Diese Aggregate bilden sich spontan und treten verstärkt in entgastem Wasser auf. Die Existenz von Nanotröpfchen in Verbindung mit Trübungs- und gaschromatografischen Messungen lässt auf eine molekular gelöste „Wirkkonzentration“ von Styrol in Wasser schließen, die bedeutend geringer ist als die absolute Sättigungskonzentration. Es konnten Hinweise auf eine Reaktion höherer Ordnung im System Wasser/Styrol/KPS gefunden werden. Es konnte gezeigt werden, dass eine präzise Einstellung der Nukleierungsdauer über die Zeit der Equilibrierung von Wasser mit Styrol möglich ist. Der JUMBO-Effekt, dem in dieser Arbeit ein besonderes Interesse galt, konnte in gewisser Weise entmystifiziert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Durchlässigkeit der Reaktionsmischung bereits beim Lösen von Styrol in Wasser durch Bildung von Styrolaggregaten abnimmt. Der darauf folgende kurzzeitige Transmissionsanstieg im Zusammenhang mit der Nukleierung erreicht dabei nicht mehr 100 % des Referenzwertes von reinem Wasser. Alle experimentellen Daten sprechen für die Nanotröpfchen als Ursache des JUMBO-Effekts. Wie die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, ist selbst das relativ „einfache“ System der emulgatorfreien Emulsionspolymerisation komplizierter als angenommen. Die Existenz von großen Styrolaggregaten in wässriger Lösung erfordert eine neue Betrachtungsweise des Reaktionssystems, in die auch der Lösungszustand des Monomers mit einbezogen werden muss.
N2  - Polymers are doubtless the material of today. Large amounts of industrially produced polymers are made via emulsion polymerization. Although emulsion polymerization is widely used commercially, the mechanisms of particle formation and -growth involved are still intensely controversial. A special case of the emulsion polymerization is the emulsifier-free emulsion polymerization. This apparently easier procedure is performed without addition of emulsifier. Particle formation is a fundamental event in the progression of emulsion polymerization because it leads to the formation of a polymeric latex phase. Explicit knowledge concerning the mechanism of nucleation facilitates better control of the reaction process and therefore of the properties of the final polymeric latex product. Other contributions in emulsifier-free emulsion polymerization of styrene could already proof that particle formation in the present system proceeds via aggregative nucleation. In the context of the results of these contributions, an interesting effect was always detected in the time range of particle nucleation. This so-called “JUMBO-effect” appeared highly reproducible as an increase of transmittance during nucleation period in the emulsifier-free emulsion polymerization of styrene. After initiation of the polymerization in an aqueous monomer solution with potassiumperoxodisulfate the transmittance at 546 nm increases to more than 100 %. For this “decrease in optical density” various possible explanations have been suggested, but a proof for any of them is still to be found. This lack of insight into an apparently fundamental phenomenon in emulsifier-free emulsion polymerization arises as the “nucleus” of the present thesis. Within this work the understanding of the phenomena of particle formation in emulsifier-free emulsion polymerization of styrene with potassiumperoxodisulfate could be enhanced. In this frame the online monitoring of the polymerization process could be improved and expanded to several methods: For the simultaneous recording of UV-spectra respectively turbidity data at various wavelengths a modern spectrometer in combination with a fibre optical probe could be integrated into the reaction vessel. An improved algorithm for data treatment of particle size determination via fibre optical dynamic light scattering was developed. We implemented online particle size determinations via multi angle laser light scattering directly in light scattering cuvettes. These newly introduced methods, in combination with temporally complete monitoring of the whole polymerization progression, starting with the addition of monomer to water, lead to novel insight into emulsifier-free emulsion polymerization of styrene: Big monomer aggregates, so called “nano droplets”, could be detected in an aqueous solution of styrene. These aggregates form spontaneously and appear especially in degassed water. Polymerisation as the origin of the nano droplets can be excluded. In context with turbidity and gas chromatographic measurements, the existence of nano droplets leads us to conclude that there is a molecularly dissolved “effective” concentration of styrene in water which is much lower than the absolute concentration reported in the literature. We could find some hints for a higher reaction order in the system water/styrene/potassiumpersulfate. The induced decomposition of the peroxodisulfate ion in the presence of styrene and ethylbenzene shows an additional reaction of the initiator with aromatic compounds besides the thermolytical cleavage. Furthermore it could be shown that it is possible to precisely adjust the duration of nucleation with the solubilisation time of styrene in water. This kind of control can be useful for other applications. The JUMBO-effect, which was a major topic of this thesis, could be partly de-mystified. It could be shown that the turbidity of the reaction mixture already increases during the dissolution process of styrene due to the formation of aggregates. The turbidity decrease which is depicted by the JUMBO-effect in the time range of nucleation never reaches 100 % of the reference water. An interference of the used measuring wavelength with the domain size of density fluctuations according to the theory of spinodal decomposition could not be verified. The experimental data suggest rather the nano droplets as origin of the JUMBO-effect. The results of the present thesis show clearly that the relatively “simple” system of the emulsifier-free emulsion polymerisation (water/styrene/potassiumpersulfate) is more complex than expected. The existence of big styrene aggregates in aqueous solution requires a new approach of the reaction system, which also includes the solution state of the monomer.
KW  - Emulsionspolymerisation
KW  - Styrol
KW  - emulatorfrei
KW  - Lösungszustand
KW  - Teilchenbildung
KW  - Nukleierung
KW  - emulsion polymerization
KW  - styrene
KW  - nucleation
KW  - particle formation
KW  - emulsifier-free
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-6106
ER  - 
TY  - THES
A1  - Justynska, Justyna
T1  - Towards a library of functional block copolymers : synthesis and colloidal properties
T1  - Hin zu einer Bibliothek von funktionalen Blockcopolymeren : Synthese und kolloidale Eigenschaften
N2  - Understanding the principles of self-organisation exhibited by block copolymers requires the combination of synthetic and physicochemical knowledge. The ability to synthesise block copolymers with desired architecture facilitates the ability to manipulate their aggregation behaviour, thus providing the key to nanotechnology. Apart from relative block volumes, the size and morphology of the produced nanostructures is controlled by the effective incompatibility between the different blocks. Since polymerisation techniques allowing for the synthesis of well-defined block copolymers are restricted to a limited number of monomers, the ability to tune the incompatibility is very limited.  Nevertheless, Polymer Analogue Reactions can offer another possibility for the production of functional block copolymers by chemical modifications of well-defined polymer precursors. Therefore, by applying appropriate modification methods both volume fractions and incompatibility, can be adjusted. Moreover, copolymers with introduced functional units allow utilization of the concept of molecular recognition in the world of synthetic polymers. The present work describes a modular synthetic approach towards functional block copolymers. Radical addition of functional mercaptanes was employed for the introduction of diverse functional groups to polybutadiene-containing block copolymers. Various modifications of 1,2-polybutadiene-poly(ethylene oxide) block copolymer precursors are described in detail. Furthermore, extension of the concept to 1,2-polybutadiene-polystyrene block copolymers is demonstrated. Further investigations involved the self-organisation of the modified block copolymers. Formed aggregates in aqueous solutions of block copolymers with introduced carboxylic acid, amine and hydroxyl groups as well as fluorinated chains were characterised. Study of the aggregation behaviour allowed general conclusions to be drawn regarding the influence of the introduced groups on the self-organisation of the modified copolymers. Finally, possibilities for the formation of complexes, based on electrostatic or hydrogen-bonding interactions in mixtures of block copolymers bearing mutually interacting functional groups, were investigated.
N2  - Um die Prinzipien der Selbstorganisation von Blockcopolymeren zu verstehen, ist es notwendig das Wissen auf den Gebieten der Synthese und der Physikochemie zu kombinieren. Die Fähigkeit, Blockcopolymere mit gewünschter Architektur zu synthetisieren, gibt einem auch die Möglichkeit das Aggregationsverhalten zu steuern, was wiederum der Schlüssel zur Nanotechnologie ist. Abgesehen von den relativen Blockvolumina, wird die Größe und Morphologie der gebildeten Nanostrukturen durch die effektive Inkompartibilität zwischen den unterschiedlichen Blöcken bestimmt. Da die Polymerisationstechniken, mit denen man gut definierte Blockcopolymere synthetisieren kann, auf bestimmte Monomere beschränkt sind, läßt sich diese Inkompatibilität nur eingeschränkt abstimmen. Polymeranaloge Reaktionen können dagegen eine Möglichkeit bieten, funktionale Blockcopolymere durch die chemische Modifizierung von gut definierten Copolymeren zu erhalten. Somit können, bei Verwendung von geeigneten Modifikationsmethoden, die Volumenanteile sowie die Inkompatibilität der Blöcke angepasst werden. Außerdem können Copolymere, die funktionelle Gruppe enthalten, es ermöglichen das Prinzip der molekularen Erkennung (Schloss-Schlüssel) auf dem Gebiet der synthetischen Polymere anzuwenden. Die vorleigende Arbeit beschreibt einen Ansatz zur modularen Synthese von funktionalen Blockcopolymeren. Durch radikalische Addition von funktionellen Mercaptanen wurden in Copolymere mit einem Polybutadien-Block verschiedenen funktionelle Gruppen eingebracht. Von 1,2-Polybutadien-Polyethylenoxid Blockcopolymeren werden dabei mehrere Modifikationen im Detail beschrieben. Zudem wird die Erweiterung des Konzepts auf 1,2-Polybutadien-Polystyrol Blockcopolymere gezeigt. Die weiteren Untersuchungen betrafen die Selbstorganisation der modifizierten Blockcopolymere in Lösung. Hierbei wurden die Aggregate, die in wässriger Lösung von Blockcopolymeren mit Carbonsäure-, Amin- und Hydroxylgruppen sowie fluorierte Ketten gebildet werden, charakterisiert. Die Untersuchung des Aggregationsverhaltens erlaubt es, generelle Aussagen über den Einfluss der eingebrachten Gruppen auf die Selbstorganisation der modifizierten Copolymere zu treffen. Abschließend wurde die Bildung von Komplexen auf der Basis von elektrostatischer Wechselwirkung oder Wasserstoffbrückenbindung in Mischungen aus Copolymeren, die untereinander Wechselwirkende funktionale Gruppe besitzen, untersucht.
T2  - Towards a library of functional block copolymers : synthesis and colloidal properties
KW  - Blockcopolymere
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Selbstorganisation
KW  - Kolloid
KW  - Komplexe
KW  - Thiole
KW  - block copolymers
KW  - functionalization
KW  - self-organisation
KW  - colloids
KW  - complexes
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5907
ER  - 
TY  - THES
A1  - Garnweitner, Georg
T1  - Nichtwässrige Synthese und Bildungsmechanismus von Übergangsmetalloxid-Nanopartikeln = Nonaqueous synthesis of transition-metal oxide nanoparticles and their formation mechanism
T1  - Nichtwässrige Synthese und Bildungsmechanismus von Übergangsmetalloxid-Nanopartikeln
N2  - In this work, the nonaqueous synthesis of binary and ternary metal oxide nanoparticles is investigated for a number of technologically important materials. A strong focus was put on studying the reaction mechanisms leading to particle formation upon solvothermal treatment of the precursors, as an understanding of the formation processes is expected to be crucial for a better control of the systems, offering the potential to tailor particle size and morphology. The synthesis of BaTiO3 was achieved by solvothermal reaction of metallic barium and titanium isopropoxide in organic solvents. Phase-pure, highly crystalline particles about 6 nm in size resulted in benzyl alcohol, whereas larger particles could be obtained in ketones such as acetone or acetophenone. In benzyl alcohol, a novel mechanism was found to lead to BaTiO3, involving a C–C coupling step between the isopropoxide ligand and the benzylic carbon of the solvent. The resulting coupling product, 4-phenyl-2-butanol, is found in almost stoichiometric yield. The particle formation in ketones proceeds via a Ti-mediated aldol condensation of the solvent, involving formal elimination of water which induces formation of the oxide. These processes also occurred when reacting solely the titanium alkoxide with ketones or aldehydes, leading to highly crystalline anatase nanoparticles for all tested solvents. In ketones, also the synthesis of nanopowders of lead zirconate titanate (PZT) was achieved, which were initially amorphous but could be crystallized by calcination at moderate temperatures. Additionally, PZT films were prepared by simply casting a suspension of the powder onto Si substrates followed by calcination.Solvothermal synthesis however is not restricted to alkoxides as precursors but is also achieved from metal acetylacetonates. The use of benzylamine as solvent proved particularly versatile, making possible the synthesis of nanocrystalline In2O3, Ga2O3, ZnO and iron oxide from the respective acetylacetonates. During the synthesis, the acetylacetonate ligand undergoes a solvolysis under C–C cleavage, resulting in metal-bound enolate ligands which, in analogy to the synthesis in ketones, induce ketimine and aldol condensation reactions. In the last section of this work, surface functionalization of anatase nanoparticles is explored. The particles were first capped with various organic ligands via a facile in situ route, which resulted in altered properties such as enhanced dispersibility in various solvents. In a second step, short functional oligopeptide segments were attached to the particles by means of a catechol linker to achieve advanced self-assembly properties.
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der nichtwässrigen Synthese binärer und ternärer Metalloxid-Nanopartikel durch solvothermale Behandlung von Metalloxid-Vorstufen in organischen Lösungsmitteln. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die Reaktionsmechanismen gelegt, da eine genaue Kenntnis des Bildungsmechanismus eine bessere Kontrolle über das Partikelwachstum erwarten lässt, woraus sich die Möglichkeit der genauen Steuerung von Partikelgröße und –form ableitet. Bariumtitanat (BaTiO3) konnte durch solvothermale Reaktion von metallischem Barium und Titanisopropoxid in organischen Lösungsmitteln hergestellt werden. Hochkristalline, phasenreine Partikel von etwa 6 nm Durchmesser wurden in Benzylalkohol erhalten, während in Ketonen wie Aceton oder Acetophenon größere Partikel entstanden. In Benzylalkohol läuft ein neuartiger Reaktionsmechanismus ab, der eine C–C-Kupplungsreaktion zwischen dem Isopropoxid und dem benzylischen Kohlenstoffatom des Lösungsmittels umfasst. Das Kupplungsprodukt 4-Phenyl-2-butanol wird in praktisch stöchiometrischer Ausbeute erhalten. In Ketonen verläuft die Partikelbildung über eine titankatalysierte Aldolkondensation des Lösungsmittels, die formell die Eliminierung von Wasser einschließt, was zur Bildung des Oxids führt. Diese Prozesse liefen auch bei Umsetzung von reinem Titanisopropoxid in Ketonen oder Aldehyden ab, wobei hier hochkristalline Anatas-Nanopartikel entstanden. Auch die Synthese von Bleizirkonat-titanat-Nanopulvern war in Ketonen möglich; die zunächst amorphen Pulver konnten durch Kalzinierung bei relativ geringen Temperaturen in kristalline Nanopartikel überführt werden. Zusätzlich wurden Filme durch Auftragen einer Suspension der Pulver auf Siliziumwafer und anschließende Kalzinierung hergestellt.Die solvothermale Synthese kann allerdings auch ausgehend von Metallacetylacetonaten durchgeführt werden. Benzylamin erwies sich hier als ein sehr vielseitiges Lösungsmittel und ermöglichte die Synthese von nanokristallinem In2O3, Ga2O3, ZnO und Eisenoxid ausgehend von den jeweiligen Acetylacetonaten. Im Verlauf der Synthese wird der Acetylacetonatligand unter C–C-Bindungsspaltung solvolysiert. Die entstehenden Enolatliganden reagieren dann unter Ketimin- und Aldolkondensation analog der Solvothermalsynthese in Ketonen weiter. Der letzte Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Funktionalisierung der Partikel. Zunächst wurden TiO2-Partikel durch verschiedene organische Liganden „in situ“ funktionalisiert, wodurch Eigenschaften wie etwa die Dispergierbarkeit in unterschiedlichen Lösungsmitteln beeinflusst werden konnten. In einem zweiten Schritt wurden kurze Oligopeptidketten über eine Katecholbrücke an die Partikel geknüpft, um anspruchsvolle Selbstanordnungseigenschaften zu erzielen.
KW  - Nanopartikel
KW  - Oxidkeramik
KW  - Bariumtitanat
KW  - PZT
KW  - Reaktionsmechanismus
KW  - Funktionalisierung <Chemie>
KW  - Selbstorganisation
KW  - nichtwässrige Synthese
KW  - Solvothermalsynthese
KW  - C-C Bindungsknüpfung
KW  - Sol-Gel
KW  - nonaqueous synthesis
KW  - solvothermal synthesis
KW  - C-C bond formation
KW  - sol-gel
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5892
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nozari, Samira
T1  - Towards understanding RAFT aqueous heterophase polymerization
T1  - Zum Verständnis der wässrigen Heterophasenpolymerisation mit RAFT
N2  - Reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) was used as a controlling technique for studying the aqueous heterophase polymerization. The polymerization rates obtained by calorimetric investigation of ab initio emulsion polymerization of styrene revealed the strong influence of the type and combination of the RAFT agent and initiator on the polymerization rate and its profile. The studies in all-glass reactors on the evolution of the characteristic data such as average molecular weight, molecular weight distribution, and average particle size during the polymerization revealed the importance of the peculiarities of the heterophase system such as compartmentalization, swelling, and phase transfer. These results illustrated the important role of the water solubility of the initiator in determining the main loci of polymerization and the crucial role of the hydrophobicity of the RAFT agent for efficient transportation to the polymer particles. For an optimum control during ab-initio batch heterophase polymerization of styrene with RAFT, the RAFT agent must have certain hydrophilicity and the initiator must be water soluble in order to minimize reactions in the monomer phase. An analytical method was developed for the quantitative measurements of the sorption of the RAFT agents to the polymer particles based on the absorption of the visible light by the RAFT agent. Polymer nanoparticles, temperature, and stirring were employed to simulate the conditions of a typical aqueous heterophase polymerization system. The results confirmed the role of the hydrophilicity of the RAFT agent on the effectiveness of the control due to its fast transportation to the polymer particles during the initial period of polymerization after particle nucleation. As the presence of the polymer particles were essential for the transportation of the RAFT agents into the polymer dispersion, it was concluded that in an ab initio emulsion polymerization the transport of the hydrophobic RAFT agent only takes place after the nucleation and formation of the polymer particles. While the polymerization proceeds and the particles grow the rate of the transportation of the RAFT agent increases with conversion until the free monomer phase disappears. The degradation of the RAFT agent by addition of KPS initiator revealed unambigueous evidence on the mechanism of entry in heterophase polymerization. These results showed that even extremely hydrophilic primary radicals, such as sulfate ion radical stemming from the KPS initiator, can enter the polymer particles without necessarily having propagated and reached a certain chain length. Moreover, these results recommend the employment of azo-initiators instead of persulfates for the application in seeded heterophase polymerization with RAFT agents. The significant slower rate of transportation of the RAFT agent to the polymer particles when its solvent (styrene) was replaced with a more hydrophilic monomer (methyl methacrylate) lead to the conclusion that a complicated cooperative and competitive interplay of solubility parameters and interaction parameter with the particles exist, determining an effective transportation of the organic molecules to the polymer particles through the aqueous phase. The choice of proper solutions of even the most hydrophobic organic molecules can provide the opportunity of their sorption into the polymer particles. Examples to support this idea were given by loading the extremely stiff fluorescent molecule, pentacene, and very hydrophobic dye, Sudan IV, into the polymer particles. Finally, the first application of RAFT at room temperature heterophase polymerization is reported. The results show that the RAFT process is effective at ambient temperature; however, the rate of fragmentation is significantly slower. The elevation of the reaction temperature in the presence of the RAFT agent resulted in faster polymerization and higher molar mass, suggesting that the fragmentation rate coefficient and its dependence on the temperature is responsible for the observed retardation.
N2  - Um neue Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften zu erstellen, muss man in der Lage sein, die Struktur der Moleküle zu kontrollieren, aus denen die Materialien bestehen. Für das Maßschneidern solcher neuer Eigenschaften besitzen Polymere ein großes Potenzial: Dies sind sehr lange Moleküle, die aus einer großen Zahl von kleineren Einheiten aufgebaut sind. Proteine und DNS sind Beispiele für natürliche Polymere; Plastik und Gummi sind Beispiele für künstliche Polymere. Letztere werden üblicherweise durch das Zusammenfügen einer Reihe von kleineren Molekülen, den Monomeren, hergestellt. Schon lange versuchen Wissenschaftler, die Anordnung, Anzahl und Art dieser Monomere zu kontrollieren, die sich in der Struktur der Polymermoleküle widerspiegeln. Die gebräuchlichste Methode zur kommerziellen Produktion von Polymeren ist die so genannte freie radikalische Polymerisation. Die Strukturkontrolle durch diese Methode ist jedoch relativ schwierig und wurde maßgeblich erst im letzten Jahrzehnt entwickelt. Trotz der Existenz einiger effektiver Kontrollmethoden ist ihre industrielle Anwendung bislang sehr beschränkt, weil sie nicht für die Emulsionspolymerisation verwendbar sind. Die Emulsionspolymerisation ist die gängigste Technik in der industriellen Produktion von Polymeren. Es handelt sich dabei um ein vergleichsweise umweltfreundliches Verfahren, denn es werden keine organischen Lösungsmittel verwendet. Stattdessen dient Wasser als Lösungsmittel, in dem die Polymere in Form von kleinen, fein verteilten Partikeln vorliegen. In der Natur kommt dieses Prinzip beispielsweise in Pflanzen bei der Bildung von Kautschuk - allgemein als Latex bezeichnet - vor. Schließlich ist die Emulsionspolymerisation einfach durchzuführen: Das Produkt ist in vielen Fällen gebrauchsfertig, und es gibt viele technische Vorteile im Vergleich zu anderen Herstellungsprozessen. Doch bevor die Probleme beim Einsatz von Kontrollmethoden in der Emulsionspolymerisation gelöst werden können, müssen erst ihre Ursachen geklärt werden. Dies ist eine unverzichtbare Vorraussetzung zum Übertragen von Forschungsergebnissen auf das tägliche Leben. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Probleme, die für die kontrollierte radikalische Polymerisation in Emulsion von Bedeutung sind. Die wichtigste Fragestellung in der Emulsionspolymerisation zielt auf die Löslichkeit der Reaktionskomponenten in den verschiedenen Phasen, wie z.B. in Wasser oder in den Polymerpartikeln. Die Kontrollmethode der Wahl für diese Arbeit ist "Reversibler Additions-Fragmentierungs Transfer" (RAFT). Die RAFT-Methode ist die modernste Kontrollmethode, und sie ist für viele Reaktionsbedingungen und viele Arten von Monomeren anwendbar.
T2  - Towards understanding RAFT aqueous heterophase polymerization
KW  - Heterophasenpolymerisation
KW  - Emulsion
KW  - RAFT
KW  - kontrollierte radikalische Polymerisation
KW  - RAFT
KW  - controlled radical polymerization
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5801
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maltseva, Elena
T1  - Model membrane interactions with ions and peptides at the air/water interface
T1  - Wechselwirkungen von Modellmembranen mit Ionen und Peptiden - studiert an der Luft-Wasser-Grenzfläche
N2  - The interactions between peptides and lipids are of fundamental importance in the functioning of numerous membrane-mediated biochemical processes including antimicrobial peptide action, hormone-receptor interactions, drug bioavailability across the blood-brain barrier and viral fusion processes. Alteration of peptide structure could be a cause of many diseases. Biological membranes are complex systems, therefore simplified models may be introduced in order to understand processes occurring in nature. The lipid monolayers at the air/water interface are suitable model systems to mimic biological membranes since many parameters can be easily controlled. In the present work the lipid monolayers were used as a model membrane and their interactions with two different peptides B18 and Amyloid beta (1-40) peptide were investigated. B18 is a synthetic peptide that binds to lipid membranes that leads to the membrane fusion. It was demonstrated that it adopts different structures in the aqueous solutions and in the membrane interior. It is unstructured in solutions and forms alpha-helix at the air/water interface or in the membrane bound state. The peptide has affinity to the negatively charged lipids and even can fold into beta-sheet structure in the vicinity of charged membranes at high peptide to lipid ratio. It was elucidated that in the absence of electrostatic interactions B18 does not influence on the lipid structure, whereas it provides partial liquidization of the negatively charged lipids. The understanding of mechanism of the peptide action in model system may help to develop the new type of antimicrobial peptides as well as it can shed light on the general mechanisms of peptide/membrane binding. The other studied peptide - Amyloid beta (1-40) peptide, which is the major component of amyloid plaques found in the brain of patients with Alzheimer's disease. Normally the peptide is soluble and is not toxic. During aging or as a result of the disease it aggregates and shows a pronounced neurotoxicity. The peptide aggregation involves the conformational transition from a random coil or alpha-helix to beta-sheets. Recently it was demonstrated that the membrane can play a crucial role for the peptide aggregation and even more the peptide can cause the change in the cell membranes that leads to a neuron death. In the present studies the structure of the membrane bound Amyloid beta peptide was elucidated. It was found that the peptide adopts the beta-sheet structure at the air/water interface or being adsorbed on lipid monolayers, while it can form alpha-helical structure in the presence of the negatively charged vesicles. The difference between the monolayer system and the bulk system with vesicles is the peptide to lipid ratio. The peptide adopts the helical structure at low peptide to lipid ratio and folds into beta-sheet at high ratio. Apparently, Abeta peptide accumulation in the brain is concentration driven. Increasing concentration leads to a change in the lipid to peptide ratio that induces the beta-sheet formation. The negatively charged lipids can act as seeds in the plaque formation, the peptide accumulates on the membrane and when the peptide to lipid ratio increases it the peptide forms toxic beta-sheet containing aggregates.
N2  - Wechselwirkungen zwischen Peptiden und Lipiden sind von grundlegender Bedeutung für die Funktion vieler Membran-vermittelter biochemischer Prozesse wie der Wirkung von antimikrobiellen Peptiden, Hormon-Rezeptor Wechselwirkungen, Bioverfügbarkeit von Arzneistoffen durch die Blut-Hirn-Schranke und viraler Fusionsprozesse. Veränderungen in der Peptidstruktur können die Ursache für viele Erkrankungen sein. Biologische Membranen sind für grundlegende physikalisch-chemische Untersuchungen von Naturprozessen zu komplexe Systeme, so dass vereinfachte Modelle für solche Studien eingesetzt werden. Eine Lipidmonoschicht an der Wasser/Luft Grenzfläche ist ein geeignetes Modellsystem für eine Membranoberfläche. Viele physikalisch-chemischen Parameter können auf einfache Weise gezielt verändert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden Lipidmonoschichten genutzt, um Wechselwirkungen mit zwei unterschiedlichen Peptiden (B18 and Amyloid Beta (1-40) Peptid) zu untersuchen. B18 ist ein oberflächenaktives synthetisches Peptid, das an Lipidmembranen bindet und zu Membranfusion führt. Es kann verschiedene Sekundärstrukturen ausbilden. So ist B18 in wässrigen Lösungen ungeordnet und bildet eine alpha-helikale Struktur an der Wasser/Luft Grenzfläche. Das Peptid hat eine große Affinität zu negativ geladenen Lipiden und kann in der Nähe von geladenen Membranoberflächen bei einem großen Peptid/Lipid Verhältnis eine Beta-Faltblatt Struktur ausbilden. Beim Fehlen elektrostatischer Wechselwirkungen hat B18 keinen Einfluss auf die Lipidstruktur. Es wirkt jedoch strukturabbauend auf anionische Lipide. Das Verständnis der Peptidwirkungen in Modellsystemen kann helfen, generelle Mechanismen von Peptide-Membran Wechselwirkungen zu verstehen und zur Entwicklung neuer antimikrobieller Peptide beizutragen. Amyloid Beta (1-40) Peptid ist die Hauptkomponente von Amyloid-Plaque, das im Gehirn von Alzheimer Patienten gefunden wird. Normalerweise ist das Peptid löslich und nicht toxisch. Hohe Neurotoxizität wird bei Peptidaggregation, die eine Strukturumwandlung von ungeordnet oder alpha-helikal zu Beta-Faltblatt nach sich zieht, beobachtet. In der vorliegenden Arbeit wurde die Struktur des Membran-gebundenen Amyloid Beta (1-40) Peptids untersucht. Es zeigte sich, dass das Peptid nach Adsorption an die Wasser/Luft Grenzfläche oder an Lipidmonoschichten eine Beta-Faltblatt Struktur ausbildet. Eine alpha-helikale Sekundärstruktur wird nur bei Anwesenheit negativ geladenen Lipidvesikel gefunden. Der entscheidende Unterschied zwischen den Monoschicht- und Vesikel-Systemen ist das Peptid/Lipid Verhältnis. Die alpha-helikale Struktur wird nur bei kleinem Peptid/Lipid Verhältnis beobachtet, während bei großem eine Beta-Faltblatt Struktur auftritt. Steigende Konzentration an Amyloid Beta (1-40) Peptid führt zum Anstieg des Peptid/Lipid Verhältnisses und damit zur Ausbildung der Beta-Faltblatt Struktur. Negativ geladene Lipide können somit als Keimpunkte für die Plaquebildung fungieren.
KW  - Lipide
KW  - Monoschicht
KW  - Peptide
KW  - Phospholipid
KW  - Langmuir monolayers
KW  - IRRAS
KW  - Amyloid peptide
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5670
ER  - 
TY  - THES
A1  - Voß, Rebecca
T1  - Mesoporous organosilica materials with amine functions : surface characteristics and chirality
T1  - Mesoporöse Amin-funktionalisierte Organo-Silik ate : Oberflächen Eigenschaften und Chiralität
N2  - In this work mesoporous organisilica materials are synthesized through the silica sol-gel process. For this a new class of precursors which are also surfactant are synthesized and self-assembled. This leads to a high surface area functionality which is analysized with copper (II) and water adsorption.
N2  - Im Rahmen dieser Arbeit werden mesoporöse Amin-funktionalisierte Organo-Silikate durch den Silika Sol-Gel Prozess hergestellt. Dabei werden neue Alkoxysilyl-Precursoren synthetisiert und condensiert die die gewünschte Funktion auf die Oberfläche dirigieren. Herstellt werden primäre, secundäre und chirale Amine. Die Oberflächenfunktionalität wird mit Kupfer (II) und Wasser Adsorption analysiert.
T2  - Mesoporous organosilica materials with amine functions : surface characteristics and chirality
KW  - Silicate
KW  - Chiralität <Chemie>
KW  - Adsorption
KW  - Poröser Stoff
KW  - Hydroborierung
KW  - Amine
KW  - Mesoporöse Materialien
KW  - Organo-Silikate
KW  - mesoporous materials
KW  - organosilica
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5287
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sieverling, Nathalie
T1  - Kationische Copolymere für den rezeptorvermittelten Gentransfer
T1  - Cationic copolymers for the receptor-mediated gene transfer
N2  - Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung neuer Substanzen für die Gentherapie. Diese beinhaltet die Behebung von erblich bedingten Krankheiten wie z.B. Mucoviscidose. Dabei werden im Zellkern defekte Gene durch normale, gesunde DNA-Sequenzen ersetzt. Zur Einschleusung des Genmaterials in die Zellen (Transfektion) werden geeignete Transport-Systeme bzw. Methoden benötigt, die dort die Freisetzung der neu einzubauenden Gene (Genexpression ausgedrückt in Transfektionseffizienzen) gestatten. Hierfür wurden neue Polykation-DNA-Komplexe (Vektoren) auf Basis kationischer Polymere wie Poly(ethylenimin) (PEI) hergestellt, charakterisiert und nachfolgend in Transfektionsversuchen an verschiedenen Zelllinien eingesetzt. Sowohl das kationische Ausgangspolymer PEI als auch das Pfropfcopolymer PEI-g-PEO (PEO-Seitenketten zur Erhöhung der Biokompatibilität) wurden mit Rezeptorliganden modifiziert, um eine verbesserte und spezifische Transfektion an ausgesuchten Zellen zu erreichen. Als Liganden wurden Folsäure (Transfektion an HeLa-Zellen), Triiod-L-thyronin (HepG2-Zellen) und die Uronsäuren der Galactose, Mannose, Glucose sowie die Lactobionsäure (HeLa-, HepG2- und 16HBE-Zellen) verwendet. Das PEI, die Pfropfcopolymere PEI-g-PEO und die Ligand-funktionalisierten Copolymere wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und molekularen Parameter charakterisiert. Die Molmassenuntersuchungen mittels Größenausschlusschromatographie zeigten, dass nach der Synthese unterschiedliche Polymerfraktionen mit nicht einheitlicher chemischer Zusammensetzung vorlagen. Die anschließenden Transfektionsversuche wurden mit Hilfe einer speziellen DNA (Luciferase) an den Zelllinien HepG2 (Leberkrebszellen), HeLa (Gebärmutterhalskrebszellen) und 16HBE (Atemwegsepithelzellen) durchgeführt. Die T3(Triiod-L-thyronin)-Vektoren zeigten in Abhängigkeit vom eingesetzten Komplexverhältnis Polykation/DNA ein Maximum in der Transfektion an HepG2-Zellen. Die Hypothese der rezeptorvermittelten Endozytose ließ sich durch entsprechende T3-Überschuss-Experimente und Fluoreszenzmikroskopie-Untersuchungen bestätigen. Dagegen konnte bei den Folsäure-Vektoren keine rezeptorvermittelte Endozytose beobachtet werden. Bei den Vektoren mit Mannuronsäure-Ligand (Man) konnte an allen drei Zelllinien (HepG2, HeLa, 16HBE) eine konstante, hohe Transfereffizienz nachgewiesen werden. Sie waren bei allen eingesetzten Polymer-DNA-Verhältnissen effizienter als der Vergleichsvektor PEI. Dieses Transfektionsverhalten ließ sich durch Blockierung der Zuckerstruktur unterbinden. In Transfektionsexperimenten mit einem Überschuss an freier Mannuronsäure und fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen konnte eine rezeptorvermittelte Endozytose der Man-Vektoren an den o.g. Zelllinien nachgewiesen werden. Die anderen Uronsäure-Konjugate zeigten keine signifikanten Abweichungen im Transfektionsverhalten im Vergleich zum PEI-Vektor.
N2  - The goal of this work was the development of new non-viral gene transfer systems for the somatic gene therapy. For these non-viral gene vectors (polycation-DNA-complexes) on the base of ligand-functionalized polycations were synthesized, characterized and tested in transfection trials on different cell cultures (HepG2, HeLa, 16HBE). In preliminary investigations PEI-g-PEO copolymers with different grafting densities of poly(ethylene oxide) PEO8 were synthesized and characterized. This was followed by modification of PEI and the copolymer PEI-g-PEO(20) with specific receptor ligands for transfection studies to the cell lines mentioned above. Folic acid (transfection at HeLa cells), triiodo-L-thyronine (HepG2 cells) and the uronic acids of galactose, mannose, glucose as well as the lactobionic acid (HeLa, HepG2 and 16HBE cells) were used as ligands. The coupling of the ligands was performed either without a spacer or via PEO side chains and was realized by carbodiimids. The PEI and the grafted copolymers PEI-g-PEO as well as the ligand-functionalized copolymers were characterized regarding to their chemical composition and molecular parameters. Molar masses from sedimentation rate experiments of the AUC were obtained within the range of 35000 to 70000 g/mol. The molar mass investigations by means of SEC-MALLS revealed that after the grafting process both copolymers with heterogeneous chemical composition and unmodified PEI were present. The polydispersity of all PEI-g-PEO(20) based copolymers increased significantly compared with unmodified PEI. The molar masses increased with higher conversion degree as expected. The highly-substituted products exhibited an increasingly more compact structure in aqueous solution. The following transfection studies were accomplished with the help of a luciferase reporter genes at the cultures HepG2 (liver cancer cells), HeLa (cervix cancer cells) and 16HBE (lung epithelium cells). The grafted copolymers PEI-g-PEO were compared to the unmodified PEI vector in transfection experiments. Here an almost identical transfer efficiency compared to the unmodified PEI vector could be maintained accompanied by reduced toxicity up to a PEO content of 17% w/w. Folic acid copolymers were tested on HeLa cells in further vector studies. All folic acid vectors showed a maximum in the transfection at a N/P ratio (complex of polycation with DNA) of 2.5 and/or 5.0, which refers to a receptor-mediated endocytosis. However, no receptor-mediated endocytosis was observed in transfection. A similar transfection behavior was observed with the T3 vectors on HepG2 cells dependent on the N/P ratio. The hypothetical receptor-mediated endocytosis could be confirmed within the T3-functionalized vectors by appropriate T3 excess experiments. Herein the transfer efficiency of the T3 gene vectors decreased significantly while adding free low-molecular weight triiodo-L-thyronine. In contrast to this the transfer efficiency of the unmodified PEI vector decreased only negligibly. A receptor-mediated endocytosis was also confirmed by fluorescence microscopy investigation of T3-functionalized aminodextranes at transfection of HepG2 cells. Subsequently, the T3 vectors were tested at mice in vivo. Here high transfer efficiencies in comparison to the unmodified PEI vector were determined particularly in the spleen as well as in the kidneys and thyroid. The T3 vectors should be suitable for a gene transfer into hepatocytes. The vectors with uronic acid conjugates as ligands (galacturonic-, glucuronic and lactobionic acid) did not show significant deviations in the transfer efficiencies compared with the PEI vector. In contrast to this the vectors with mannuronic acid exhibit a constant high transfer efficiency at the three cell cultures HepG2, HeLa and 16HBE. They are more efficient than the PEI vector over the examined N/P range. Here the transfection proceeds independently of the charge of the complex (N/P ratio). This transfection behavior could be prevented by blocking the glycosidic OH groups of the Man vector. A receptor-mediated endocytosis of the Man vectors at the three examined cell lines (HepG2, HeLa, 16HBE) could be verified by means of transfection experiments with an excess of free mannuronic acid and fluorescence microscopic investigations. In continuing studies new gene vectors on the base of cationic starch graft copolymers were synthesized and tested in transfection studies at HepG2 and 16HBE cells. Beyond that peptide-functionalized PEI vectors, which exhibit a nuclear localization sequence (TAT), were established and their transfection in vitro was determined. Compared to the PEI vector lower transfections of the vectors on the base of cationic starch graft copolymers was observed. However, an increase is expected by coupling with T3 and mannuronic acid ligands.
KW  - Polyethylenimin
KW  - Pfropfcopolymere
KW  - Polyethylenglykole
KW  - Ligand <Biochemie>
KW  - Uronsäuren
KW  - Triiodthyronin
KW  - Gentransfer
KW  - Transfektion
KW  - Mannuronsäure
KW  - T3
KW  - PEI
KW  - Vektor
KW  - ligand
KW  - mannuronic acid
KW  - polyethelenimine
KW  - graft copolymers
KW  - T3
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-5251
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TY  - THES
A1  - Groenewolt, Matthijs
T1  - Mesostrukturierte Materialien durch Neue Templatsysteme und Nutzung Mesoporöser Silikate als Nano-Reaktoren
T1  - New templates for mesostructured materials and mesoporous silica as nano-reactor
N2  - In dieser Arbeit wird ein chemisches Abgussverfahren für selbstorganisierte Strukturen in Lösung verwendet, das es ermöglicht definierte poröse Materialien mit Strukturierung auf der Nanometerskala herzustellen. Ähnlich wie beim Gussverfahren von Werkstücken wird die Vorlage durch ein geeignetes Material abgebildet. Durch Entfernen dieser Vorlage erhält man ein poröses (mit Hohlräumen durchsetztes) Negativ derselben. Die auf diese Weise erhaltenen Materialien sind in mehrerer Hinsicht interessant: So lassen sich aus ihrer Morphologie Rückschlüsse über die Natur der selbstorganisierten Strukturen erhalten, da der hier verwendete Abbildungsprozess selbst kleinste strukturelle Details erfasst. Die Hohlräume der synthetisierten porösen Stoffe hingegen können als winzige Reaktionsgefäße, sogenannte &quot;Nano-Reaktoren&quot; verwendet werden. Dies ermöglicht sowohl die Synthese von Nano-Partikeln, die auf anderem Wege nicht zugänglich sind, als auch die Möglichkeit Einflüsse der räumlichen Restriktion auf die Reaktion zu untersuchen. Besonders räumlich ausgedehnte Strukturen sollten hierbei Auffälligkeiten zeigen. Somit ist die Gliederung der Arbeit vorgegeben: - Die Herstellung und Charakterisierung von porösen Stoffen und selbstorganisierten Strukturen - Ihre Verwendung als &quot;Nano-Reaktor&quot;
N2  - This work employs a chemical casting technique, which allows the synthesis of mesoporous materials with definite morphology and pore-size distribution. The structure is thereby determined by a self-assembled template on a nanometer length scale. By removing the template, the final mesoporous materials are formed. The materials are interesting from several points of view:  First, one can learn about the nature of self-organized structures by casting, since the process is known to map even the smallest details. Second, the porous materials can be used as &quot;nano-reactors&quot;, both for the synthesis of nano-particles, which are not otherwise accessible, and for the investigation of the reaction itself, since reactions in very small volumes often show differences when compared with their bulk counterparts. For the synthesis of geometrically extended structures this confinement could be especially interesting. The work therefore divides into two parts: - The synthesis and characterisation of porous matter and self-organized structures - Their usage as &quot;nano-reactors&quot;
KW  - Nanopartikel
KW  - meso
KW  - nano
KW  - porös
KW  - casting
KW  - silikat
KW  - meso
KW  - nano
KW  - porous
KW  - casting
KW  - silica
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-2515
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TY  - THES
A1  - Holtze, Christian H. W.
T1  - Neue Einflüsse und Anwendungen von Mikrowellenstrahlung auf Miniemulsionen und ihre Kompositpolymere
T1  - New influences and applications of microwave-radiation on miniemulsions and their composite polymers
N2  - Miniemulsionen bestehen aus zwei miteinander nicht mischbaren Flüssigkeiten, von der die eine in Form kleiner Tröpfchen fein in der anderen verteilt (dispergiert) ist. Miniemulsionströpfchen sind mit Durchmessern von ungefähr 0,1 Mikrometer kleiner als herkömmliche Emulsionen und können u. a. als voneinander unabhängige Nanoreaktoren für chemische Reaktionen verwendet werden. Man unterteilt sie in direkte Miniemulsionen, in denen ein Öl in Wasser dispergiert ist, und inverse Miniemulsionen, in denen Wasser in Öl dispergiert wird. In dieser Arbeit wird das besondere chemische und physikalische Verhalten solcher Miniemulsionen unter dem Einfluß von Mikrowellenstrahlung untersucht. Dabei werden sowohl für Öl-in-Wasser als auch für Wasser-in-Öl-Miniemulsionen grundlagenwissenschaftliche Entdeckungen beschrieben und durch neue Modelle erklärt. Der praktische Nutzen dieser bislang unbeschriebenen Effekte wird durch ingenieurwissenschaftliche Anwendungsbeispiele im Bereich der Polymerchemie verdeutlicht.  1. Polymerisation mit "überlebenden Radikalen" (Surviving Radical Polymerization) Für die Herstellung von sog. Polymerlatizes (Kunststoffdispersionen, wie sie u. a. für Farben verwendet werden) aus direkten Styrol-in-Wasser Miniemulsionen werden die Styroltröpfchen als Nanoreaktoren verwendet: Sie werden mit Hilfe von Radikalen durch eine Kettenreaktion zu winzigen Polymerpartikeln umgesetzt, die im Wasser dispergiert sind. Ihre Materialeigenschaften hängen stark von der Kettenlänge der Polymermoleküle ab. In dieser Arbeit konnten durch den Einsatz von Mikrowellenstrahlung erstmals große Mengen an Radikalen erzeugt werden, die jeweils einzeln in Tröpfchen (Nanoreaktoren) auch noch lange Zeit nach dem Verlassen der Mikrowelle überleben und eine Polymerisationskettenreaktion ausführen können. Diese Methode ermöglicht nicht nur die Herstellung von Polymeren in technisch zuvor unerreichbaren Kettenlängen, mit ihr sind auch enorm hohe Umsätze nach sehr kurzen Verweilzeiten in der Mikrowelle möglich – denn die eigentliche Reaktion findet außerhalb statt. Es konnte gezeigt werden, dass durch Einsatz von Zusatzstoffen bei unvermindert hohem Umsatz die Polymerkettenlänge variiert werden kann. Die technischen Vorzüge dieses Verfahrens konnten in einer kontinuierlich betriebenen Pilotanlage nachgewiesen werden.  2. Aufheizverhalten inverser Miniemulsionen in Mikrowellenöfen Das Aufheizverhalen von Wasser-in-Öl Miniemulsionen mit kleinen Durchmessern durch Mikrowellen ist überaus träge, da sich nur das wenige Wasser in den Tröpfchen mit Mikrowellen aufheizen lässt, das Öl jedoch kaum. Solche Systeme verhalten sich gemäß der "Theorie des effektiven Mediums". Werden aber etwas größere Tröpfchen im Mikrometerbereich Mikrowellen ausgesetzt, so konnte eine wesentlich schnellere Aufheizung beobachtet werden, die auf eine Maxwell-Wagner-Grenzflächenpolarisation zurückgeführt werden kann. Die Größenabhängigkeit dieses Effekts wurde mit Hilfe der dielektrischen Spektroskopie quantifiziert und ist bislang in der Literatur nie beschrieben worden. Zur genauen Messung dieses Effekts und zu seiner technischen Nutzung wurde ein neuartiges Membranverfahren für die Herstellung von großen Miniemulsionströpfchen im Mikrometerbereich entwickelt.  3. Herstellung von Kompositpolymeren für Mikrowellenanwendungen Um die untersuchte Maxwell-Wagner-Grenzflächenpolarisation technisch nutzen zu können, wurden als dafür geeignete Materialien Kompositpolymere hergestellt. Das sind Kunststoffe, in denen winzige Wassertropfen oder Keramikpartikel eingeschlossen sind. Dazu wurden neuartige Synthesewege auf der Grundlage der Miniemulsionstechnik entwickelt. Ihr gemeinsames Ziel ist die Einschränkung der üblicherweise bei Polymerisation auftretenden Entmischung: In einem Verfahren wurde durch Gelierung die Beweglichkeit der emulgierten Wassertröpfchen eingeschränkt, in einem anderen wurde durch das Einschließen von Keramikpartikeln in Miniemulsionströpfchen die Entmischung auf deren Größe beschränkt. Anwendungen solcher Kompositpolymere könnten künstliche Muskeln, die Absorption von Radarstrahlung, z. B. für Tarnkappenflugzeuge, oder kratzfeste Lacke sein.Bei diesen Experimenten wurde beobachtet, daß sich u. U. in der Miniemulsion große Tröpfchen bilden. Ihr Ursprung wird mit einer neuen Modellvorstellung erklärt, die die Einflüsse auf die Stabilität von Miniemulsionen beschreibt.
N2  - Miniemulsions are composed of two immiscible fluids. One of which is distributed as small droplets (dispersed) in the other one. Having diameters of down to 0.05 micrometers, droplets of miniemulsions are smaller than those of conventional emulsions. Among other applications, they can be employed as independent nano-reactors for chemical reactions. They are subdivided in direct miniemulsions, for which an oil is dispersed in an aqueous phase, and inverse miniemulsions, for which water is dispersed in an oil phase. In this work, the specific chemical and physical behaviour of miniemulsions under the influence of microwave-radiation was investigated. For water-in-oil as well as for oil-in-water miniemulsions fundamental discoveries are described and explained by new models. The practical importance of these new effects is exemplified by applications in the field of polymer-chemistry.  1. Polymerization with "surviving radicals" For the production of so-called polymer-latices (dispersions of plastics, as they are used in paints and coatings) from direct styrene-in-water miniemulsions, the styrene-droplets can be considered as separate nano-reactors. Upon radical polymerization, they may be transformed to polymer particles dispersed in water in a 1:1 conversion. Their material properties strongly depend on the chain-length of the polymer molecules. In this work, using microwave radiation, for the first time great quantities of radicals could be generated that survive within the individual droplets (nano-reactors) even for a long time after leaving the microwave oven, carrying out polymerization. This method is suited for the production of polymers with great chain-lengths that cannot be obtained with other technically relevant methods. Moreover, it yields great conversion after very short residence-times in the microwave-oven: the actual reaction takes place outside of the oven. Employing additives allows the variation of chain-length at the same great net rates of conversion. The technical promises of this method could be demonstrated in a continuously operated pilot plant.  2. Heating behaviour of inverse miniemulsions with microwave-radiation The heating of water-in-oil miniemulsions with small droplets using microwaves is very slow, as only the water absorbs microwave-radiation and not the oil. The system behaves according to the "effective medium theory". If slightly larger droplets with diameters of about a micron are subjected to microwaves, they are being heated much more readily, which can be attributed to a Maxwell-Wagner-effect. The size-dependence of this effect has never been described in the literature. It could be quantified with dielectric spectroscopy. For the controlled production of big miniemulsion droples on the micron-scale and for the technical application of the size-dependence, a continuously operated membrane-emulsification device was developed.  3. Production of composite polymers for microwave-applications Suitable composite polymers were produced in order to technically exploit the size-dependence of the Maxwell-Wagner-effect. They may contain sub-micron sized water droplets or ceramic nanoparticles. For their synthesis, new strategies on the basis of miniemulsion-systems were developped, which avoid the usual phase-separation upon polymerization. In one approach, the mobility of the dispersed water droplets was limited through the gelation of the oil phase, in another approach phase separation of ceramic nanoparticles entrapped within miniemulsion droplets was restricted to the dimensions of the droplets. Applications of such composite polymers could be the development of artificial muscles, the absorption of radar radiation (e.g. for stealth applications) or scratch-resistant coatings. In these experiments the existence of stable big droplets in miniemulsions was discovered. Their origin can be explained by a new model that describes the influences on miniemulsion stability.
KW  - Emulsion
KW  - Miniemulsion
KW  - radikalische Polymerisation
KW  - Mikrowelle
KW  - Rohrreaktor
KW  - Membran
KW  - überlebende Radikale
KW  - Maxwell-Wagner
KW  - Grenzflächenpolarierung
KW  - kolloidale Stabilität
KW  - Kompositpolymer
KW  - radical
KW  - miniemulsion
KW  - polymerization
KW  - Maxwell-Wagner
KW  - composite
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-2492
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TY  - THES
A1  - Mertoglu, Murat
T1  - The synthesis of well-defined functional homo- and block copolymers in aqueous media via Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerization
T1  - -
N2  - New chain transfer agents based on dithiobenzoate and trithiocarbonate for free radical polymerization via Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer (RAFT) were synthesized. The new compounds bear permanently hydrophilic sulfonate moieties which provide solubility in water independent of the pH. One of them bears a fluorophore, enabling unsymmetrical double end group labelling as well as the preparation of fluorescent labeled polymers. Their stability against hydrolysis in water was studied, and compared with the most frequently employed water-soluble RAFT agent 4-cyano-4-thiobenzoylsulfanylpentanoic acid dithiobenzoate, using UV-Vis and 1H-NMR spectroscopy. An improved resistance to hydrolysis was found for the new RAFT agents, providing good stabilities in the pH range between 1 and 8, and up to temperatures of 70°C. Subsequently, a series of non-ionic, anionic and cationic water-soluble monomers were polymerized via RAFT in water. In these experiments, polymerizations were conducted either at 48°C or 55°C, that are lower than the conventionally employed temperatures (>60°C) for RAFT in organic solvents, in order to minimize hydrolysis of the active chain ends (e.g. dithioester and trithiocarbonate), and thus to obtain good control over the polymerization. Under these conditions, controlled polymerization in aqueous solution was possible with styrenic, acrylic and methacrylic monomers: molar masses increase with conversion, polydispersities are low, and the degree of end group functionalization is high. But polymerizations of methacrylamides were slow at temperatures below 60°C, and showed only moderate control. The RAFT process in water was also proved to be a powerful method to synthesize di- and triblock copolymers including the preparation of functional polymers with complex structure, such as amphiphilic and stimuli-sensitive block copolymers. These include polymers containing one or even two stimuli-sensitive hydrophilic blocks. The hydrophilic character of a single or of several blocks was switched by changing the pH, the temperature or the salt content, to demonstrate the variability of the molecular designs suited for stimuli-sensitive polymeric amphiphiles, and to exemplify the concept of multiple-sensitive systems. Furthermore, stable colloidal block ionomer complexes were prepared by mixing anionic surfactants in aqueous media with a double hydrophilic block copolymer synthesized via RAFT in water. The block copolymer is composed of a noncharged hydrophilic block based on polyethyleneglycol and a cationic block. The complexes prepared with perfluoro decanoate were found so stable that they even withstand dialysis; notably they do not denaturate proteins. So, they are potentially useful for biomedical applications in vivo.
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit war es, neue Kettenübertragungs Agenzien, basierend auf Dithiobenzoat- und Trithiocarbonatderivaten zu synthetisieren, welche in der "Reversiblen Additions-Fragmentierungs Kettenübertragungs-Polymerisation" (RAFT) eingesetzt werden können. Die neu synthetisierten Verbindungen zeichnen sich durch permanent hydrophile Sulfonatgruppen aus, welche eine pH-unabhängige Löslichkeit in Wasser ermöglichen. Eine dieser Verbindungen trägt ein Fluorophore, wodurch eine asymmetrische doppelte Endgruppenmarkierung sowie die Herstellung von Fluoreszenzmarkierten Polymeren möglich ist. Die Hydrolysestabilität dieser Verbindungen in wässriger Lösung im Vergleich mit dem z. Zeit bekanntesten wasserlöslichen RAFT Agenz (4-Cyano-4-thiobenzoylsulfanylpentansäuredithiobenzoate) wurde unter Anwendung spektroskopischer Methoden (UV-Vis, 1H-NMR) untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass diese neue Verbindungen deutlich bessere Hydrolysestabiltäten im pH-Bereich von 1-8 und bis zu einer Temperatur von 70°C besitzen. Die neuen RAFT-Verbindungen wurden ebenfalls bezgl. Ihrer Eignung in der Polymerisation von wasserlöslichen nichtionischen, anionischen und kationischen Monomeren in wässrigem Medium bei 48°C und 55°C getestet. Unter diesen Bedingungen konnten Vinylverbindungen wie z. B. Styrenderivate. Acrylate und Methacrylate kontrolliert polymerisiert werden: Die Molmasse stieg mit dem Umsatz, die Polydispersitäten waren niedrig und die isolierten Polymere zeigten Grad an Endgruppenfunktionalität. Bei der Polymerisation von Methacrylamiden wurde bei Polymerisationstemperaturen unter 60°C nur eine mäßige Kontrolle gefunden.  Es konnte weiterhin die RAFT Polymerisation in Wasser als leistungsstarke Methode zur Herstellung definierter Di- und Triblockcopolymere, einschließlich der Synthese von funktionalen Polymeren mit komplexer Struktur – beispielsweise amphiphiler- und schaltbare (stimuli responsive) Blockcopolymere entwickelt werden. Dies beinhaltet auch Polymere, die einen oder zwei schaltbare hydrophile Polymerblöcke enthalten. Der hydrophile Eigenschaft eines oder mehrer Blöcke kann durch äußere Reize wie pH-Änderung, Temperatur oder Salzgehalt geändert werden. Diese Beispiele demonstrierten die Variabilität des für schaltbare Polyamphiphile notwendigen Designs und zeigten exemplarisch das Konzept für multi-sensitive Systeme.
KW  - RAFT
KW  - wasser
KW  - blockcopolymere
KW  - stimuli-sensitive
KW  - RAFT
KW  - water
KW  - blockcopolymer
KW  - stimuli-sensitive
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-2338
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TY  - THES
A1  - Rusu, Viorel Marin
T1  - Composite materials made of chitosan and nanosized apatite : preparation and physicochemical characterization
T1  - -
N2  - Taking inspiration from nature, where composite materials made of a polymer matrix and inorganic fillers are often found, e.g. bone, shell of crustaceans, shell of eggs, etc., the feasibility on making composite materials containing chitosan and nanosized hydroxyapatite were investigated. A new preparation approach based on a co-precipitation method has been developed. In its earlier stage of formation, the composite occurs as hydrogel as suspended in aqueous alkaline solution. In order to get solid composites various drying procedures including freeze-drying technique, air-drying at room temperature and at moderate temperatures, between 50oC and 100oC were used. Physicochemical studies showed that the composites exhibit different properties with respect to their structure and composition. IR and Raman spectroscopy probed the presence of both chitosan and hydroxyapatite in the composites. Hydroxyapatite as dispersed in the chitosan matrix was found to be in the nanosize range (15-50 nm) and occurs in a bimodal distribution with respect to its crystallite length. Two types of distribution domains of hydroxyapatite crystallites in the composite matrix such as cluster-like (200-400 nm) and scattered-like domains were identified by the transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and by confocal scanning laser microscopy (CSLM) measurements. Relaxation NMR experiments on composite hydrogels showed the presence of two types of water sites in their gel networks, such as free and bound water. Mechanical tests showed that the mechanical properties of composites are one order of magnitude less than those of compact bone but comparable to those of porous bone. The enzymatic degradation rates of composites showed slow degradation processes. The yields of degradation were estimated to be less than 10% by loss of mass, after incubation with lysozyme, for a period of 50 days. Since the composite materials were found biocompatible by the in vivo tests, the simple mode of their fabrication and their properties recommend them as potential candidates for the non-load bearing bone substitute materials.
N2  - Inspiriert von Natur, bei der Kompositmaterialien aus Polymermatrices und anorganischen Füllstoffen z.B. in Knochen, Krustentieren und Eierschalen vorzufinden sind, wurde die Herstellungsmöglichkeit von Kompositmaterial aus Chitosan und Hydroxyapatitdispersionen untersucht. Basierend auf einem Kopräzipitationsverfahren wurde eine neue Herstellungsmethode entwickelt, die als flexibler Zugang zu einem Spektrum von Komposittypen führt. In den frühen Phasen der Kompositbildung entsteht ein in der wässrigen alkalischen Lösung suspendiertes Hydrogel, das durch Filtration und Zentrifugation isoliert werden kann. IR und Ramanspektroskopie klären das Vorhandensein von Chitosan und Hydroxyapatit im Kompositmaterial. Hydroxyapatit ist als Nanopartikel der Größe von 15-50 nm in bimodaler Verteilung in der Chitosanmatrix dispersiert, und in durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), X-Ray Diffraction (XRD) und Konfokaler Laserscanmikroskopie (CSLM) nachweisbaren 200-400 nm großen Clustern assembliert. NMR-Relaxationsmessungen an Hydrogelkompositmaterial decken die Existenz zweier Klassen vorkommenden Wassers im Netzwerk auf, gebundenes und freies Wasser. Mechanische Tests zeigen, dass die mechanische Festigkeit etwa eine Größenordnung unter der von massivem Knochen liegt, der Festigkeit von porösem Knochen aber gleichkommt. Enzymatische Abbauraten des Kompostimaterials sind als langsam einzuschätzen. Eine 50-tägige Einwirkzeit von Lysozym führte zu einem Abbau von 10 % der Kompositmasse. Die sich durch in vivo Tests herausstellende Biokompatibilität, die einfachen Herstellungsmöglichkeiten und die physikochemischen Eigenschaften empfehlen dieses Material als vielversprechenden Kandidaten für Knochenersatzmaterial in mäßig belasteten Bereichen.
KW  - Chitosan
KW  - Hydroxyapatit
KW  - Nanopartikel
KW  - Kompositmaterial
KW  - Chitosan
KW  - hydroxyapatite
KW  - nanoparticles
KW  - composites
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-2316
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TY  - THES
A1  - Rosenhauer, Regina
T1  - Lichtinduzierte Generierung von optisch anisotropen Filmen auf der Basis von multi-funktionalen Polymeren
N2  - Gegenstand der Arbeit ist die lichtinduzierte Orientierung von multifunktionalen Polymeren, die u.a. für die Herstellung von optischen Schichten in Flüssigkristalldisplays verwendet werden können. Dafür wurden Polymere entwickelt, die wenigstens eine mesogene und eine lichtsensitive Gruppe enthalten. Diese Gruppen zeigen Eigenschaften, die für die Orientierung der kompletten Polymerfilme verantwortlich sind. Das Material wird dafür zunächst in einem ersten Schritt kurz mit linear polarisiertem Licht bestrahlt, wobei richtungsabhängig eine photochemische Reaktion an der lichtsensitiven Gruppe erfolgt und dadurch ein "Orientierungskeim" gelegt wird. Durch die thermische Ausrichtung der mesogenen Gruppen an den photochemisch generierten "Orientierungskeimen" erfolgt die komplette Orientierung des Filmes in einem zweiten Schritt. Dadurch wird eine hohe optische Anisotropie erhalten. Dieses Verfahren wurde als Zwei-Stufen-Bulk-Orientierungsprozess bezeichnet.  In der vorliegenden Arbeit wurden die Photoreaktionen verschiedener lichtsensitiver Gruppen, wie z. B. Azobenzen, Stilben und Zimtsäureester und deren Orientierungsfähigkeit in flüssigkristallinen Polymeren untersucht. Der Orientierungsprozess wurde durch die Wahl geeigneter Bestrahlungsbedingungen optimiert. Die Effizienz der Orientierung wurde anhand der sich verändernden winkelabhängigen Absorptionseigenschaften und der Doppelbrechung des Materials analysiert. Es wurde gezeigt, dass eine effiziente lichtinduzierte Orientierung bei einer Vielzahl von flüssigkristallinen Polymeren realisierbar ist. So wurde z. B. erstmalig gefunden, dass durch eine Photo-Fries-Orientierung eine hohe optische Anisotropie erhalten werden kann. Außerdem wurde eine neue lichtsensitive Gruppe auf der Basis von Donor-Akzeptor-substituiertem Ethen entwickelt, die farbneutral ist und durch polarisiertes UV-Licht sowohl orientiert als auch re-orientiert werden kann.  Es wurden weiterhin Polymere entwickelt, die zusätzlich zu den photosensitiven und flüssigkristallinen Einheiten, fluoreszierende Gruppen enthalten. Die Auswahl geeigneter Fluoreszenzverbindungen erfolgte aufgrund ihrer anisometrischen Form, ihrer Ordnungsparameter in einer niedermolekularen Flüssigkristallmischung und ihrer Photostabilität. Das Orientierungsverhalten von ausgewählten Fluorophoren wurde in sechs Ter- und zwei Copolymeren untersucht. Das Prinzip der Orientierung beruht auf einer kooperativen Ausrichtung der Seitengruppen. Aus diesem Grund kommt dem Nachweis der Kooperativität in der vorliegenden Arbeit eine besondere Stellung zu.  Durch lichtinduzierte Bulk-Orientierung wurden Filme erhalten, welche durch eine richtungsabhängige Fluoreszenz und Absorption im sichtbaren- oder UV-Bereich charakterisiert sind. Die Fluoreszenz wird durch einige lichtsensitive Verbindungen komplett gelöscht. Die wahlweise erhaltenen anisotropen Filme von farbigen, fluoreszierenden oder farbneutralen Verbindungen, die zudem in kleinen Pixeln von wenigen Mikrometern orientiert werden können, eröffnen vielfältige Möglichkeiten für den Einsatz von multi-funktionalen Polymeren als optische Schichten in Flüssigkristalldisplays.
N2  - The work presents the light-induced orientation of multifunctional polymers, which can be used for the preparation of optical films in liquid crystal displays (LCDs). Polymers which contain at least one mesogenic and one photosensitive side group were developed for this approach. The side groups of the specially designed polymers show properties which allow for the orientation of the whole polymer film. Isotropic films of the polymeric material were shortly irradiated with linearly polarised light in a first step. So, a photochemical reaction on the light-sensitive group takes place and results in the generation of "orientational seeds". The complete orientation of the polymer film takes place applying a secondary thermal step which aligns the mesogenic groups near to these "orientational seeds". In this way highly anisotropic films are generated. This method was called two-step-bulk-orientation process.  The photoreaction of different light-sensitive groups, such as azobenzene, stilbene, cinnamic ester and their ability to orient liquid crystalline polymers were investigated in this thesis. The orientation process was optimised using suitable irradiation conditions. The efficiency of the orientation was analysed measuring the angular dependent absorbance and the birefringence of the material due to the ordering procedure. It was shown, that a light-induced orientation is practicable in a high amount of different liquid crystalline polymers. So, for the first time it was found, that the generation of a high optical anisotropy is achieved as result of the rearrangement of the Photo-Fries-Reaction. Moreover, a new light-sensitive group based on donor-acceptor substituted ethylene was developed, which is colourless and allow the orientation and reorientation using polarised UV light.  Moreover, polymers were developed, which contain fluorescent groups in addition to the photo-sensitive and mesogenic units. The selection of suitable fluorophores was carried out with respect to their anisometric shape, their order parameter in a low molecular liquid crystalline mixture and their photostability. The orientational behaviour of selected fluorophores in six terpolymers and in two copolymers were investigated. The principle of the ordering is based on the cooperative orientation of the side groups. In this way the verification of the cooperativity of the process plays an important role in this work.  It was shown, that films can be fabricated by means of the light-induced bulk-orientation, which is characterised by an angular selective fluorescence and absorption in the UV or visible region. The fluorescence was completely quenched by some light-sensitive groups. In this way the anisotropic films became optional coloured, fluorescent or colourless and can be patterned in small anisotropic pixels of some micrometers. So, the developed multifunctional materials and the ordering method open new possibilities for the generation of different types of optical films in LCDs.
T2  - Lichtinduzierte Generierung von optisch anisotropen Filmen auf der Basis von multi-funktionalen Polymeren
KW  - multifunktionale Polymere
KW  - Anisotropie
KW  - photosensitiv
KW  - flüssigkristallin
KW  - Fluoreszenz
KW  - Azobenzen
KW  - Zimtsäureester
KW  - Stilben
KW  - Ethen
KW  - Anthrazen
KW  - optis
KW  - multifunctional polymers
KW  - anisotropy
KW  - photosensitive
KW  - liquid crystalline
KW  - fluorescence
KW  - azobenzene
KW  - cinnamic ester
KW  - stilbene
KW  - ethylene
KW  - anthracene
KW  - op
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001890
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TY  - THES
A1  - Sinn, Cornelia G.
T1  - Ion binding to polymers and lipid membranes in aqueous solutions : Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen
N2  - Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener anorganischer Salze und Polyelektrolyte auf die Struktur des Wassers mit Hilfe Isothermer Mikrotitrationskalorimetrie (ITC) erforscht. Die Verdünnungswärme der Salze wurde als Maß für die Fähigkeit der Ionen, die geordnete Struktur des Wassers zu stabilisieren oder zu zerstören, verwendet. Die Verdünnungswärmen konnten auf Hofmeister Effekte zurückgeführt werden. Im Anschluss daran wurde die Bindung von Ca2+ an Natrium- Poly(acrylsäure) (NaPAA) untersucht. Mit Hilfe von ITC und einer Ca2+- selektiven Elektrode wurde die Reaktionsenthalpie und Bindungsisotherme gemessen. Es wurde gezeigt, dass die Binding von Ca2+ - Ionen an NaPAA stark endotherm und daher entropiegetrieben ist. Anschließend wurde die Bindung von Ca2+ an die eindimensionale Polymerkette mit der an ein Lipidvesikel mit denselben funktioniellen Gruppen verglichen. Es wurde beobachtet, dass die Ionenbindung &ndash;wie auch im Fall des Polymers- endotherm ist. Ein Vergleich der Ca2+- Bindung an die Lipidmembran mit der an das Polymer konnte zeigen, dass das Ion schwächer an die Membran bindet. Im Zusammenhang mit diesen Experimenten wurde auch beobachtet, dass Ca2+ nicht nur an geladene, sondern auch an zwitterionische Lipidvesikel bindet. Schließlich wurde die Wechselwirkung zweier Salze, KCl and NaCl, mit einem neutralen Polymergel, PNIPAAM, und dem geladenen Polymer PAA untersucht. Mit Hilfe von Kalorimetrie und einer kaliumselektiven Elektrode wurde beobachtet, dass die Ionen mit beiden Polymeren wechselwirken, unabhängig davon, ob diese Ladungen tragen, oder nicht.
N2  - The goal of this work was to study the binding of ions to polymers and lipid bilayer membranes in aqueous solutions. In the first part of this work, the influence of various inorganic salts and polyelectrolytes on the structure of water was studied using Isothermal Titration Calorimetry (ITC). The heat of dilution of the salts was used as a scale of water structure making and breaking of the ions. The heats of dilution could be attributed to the Hofmeister Series. Following this, the binding of Ca2+ to poly(sodium acrylate) (NaPAA) was studied. ITC and a Ca2+ Ion Selective Electrode were used to measure the reaction enthalpy and binding isotherm. Binding of Ca2+ ions to PAA, was found to be highly endothermic and therefore solely driven by entropy. We then compared the binding of ions to the one-dimensional PAA polymer chain to the binding to lipid vesicles with the same functional groups. As for the polymer, Ca2+ binding was found to be endothermic. Binding of calcium to the lipid bilayer was found to be weaker than to the polymer. In the context of these experiments, it was shown that Ca2+ not only binds to charged but also to zwitterionic lipid vesicles. Finally, we studied the interaction of two salts, KCl and NaCl, to a neutral polymer gel, PNIPAAM, and to the ionic polymer PAA. Combining calorimetry and a potassium selective electrode we observed that the ions interact with both polymers, whether containing charges or not.
T2  - Ion binding to polymers and lipid membranes in aqueous solutions : Ionenbindung an Polymeren und Lipidmembranen in wässrigen Lösungen
KW  - Ionen
KW  - Bindung
KW  - Salz
KW  - Wasser
KW  - Struktur
KW  - Hofmeister
KW  - Polyelektrolyt
KW  - Isotherme Titrationskalorimetrie
KW  - ionenselektive Elektrode
KW  - Vesikel
KW  - Calcium
KW  - Micr
KW  - ions
KW  - binding
KW  - salt
KW  - water
KW  - structure
KW  - Hofmeister
KW  - polyelectrolyte
KW  - Isothermal Titration Calorimetry
KW  - ion selective electrode
KW  - vesicle
KW  - calcium
KW  - micro
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001778
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TY  - THES
A1  - Appajaiah, Anilkumar
T1  - Climatic stability of polymer optical fibers (POF)
N2  - Optische Polymerfasern stellen ein relativ neues Medium zur Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung mittels moduliertem Licht dar. Sie gestatten die Verbreitung großer Datenmengen über Entfernungen bis zu ca. 100 m, ohne eine Beeinflussung durch externe elektromagnetischen Feldern. Jedoch reagieren die Fasern und somit auch ihre optischen Eigenschaften aufgrund des organischchemischen Faseraufbaus empfindlich auf das Klima ihrer Umgebung. Die Ursachen für die Abnahme der optischen Transmission aufgrund von klimatischen Einflüssen (Alterung, Degradation) werden mittels chemisch analytischer Verfahren wie Chemilumineszenz (CL) und Fourier Transform Infrarot (FTIR) Spektroskopie untersucht. Dabei kommen fünf, von verschiedenen Herstellern bezogene, Multimode- POFs aus PMMA in sieben verschiedenen Klimaten zum Einsatz. Drei dieser fünf POFs werden genauer untersucht, um den Einfluss einzelner Parameter festzustellen und optische Langzeitstabilität aufgrund von Kurzzeittests vorherzusagen. Als erstes erfolgt eine Kennzeichnung unbeanspruchter POF Komponenten (Kern, Mantel und nackte POF als Kombination von Kern und Mantel) über ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Glas- und die Schmelztemperaturen liegen im Bereich von 120 °C bis 140 °C, das Molekulargewicht des Kerns bei größenordnungsmäßig 105 g mol-1 ;. FTIR-Messungen zeigen zwar Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Mäntel aber keine Unterschiede bei den Kernen. Bei zwei der POF Proben , die als Kabel (Kern, Mantel und Schutzhülle) für 3300 Stunden einem Klima aus 92 °C und 95 % relativer Feuchte (r.F.) ausgesetzt waren, verringern sich daraufhin die optische Transmissionen in unterschiedlicher Weise. Die Untersuchung der zugehörigen nackten POFs mittels CL, FTIR, Thermogravimetrie (TG), UV/VIS und Gel Permeation Chromatographie (GPC) lässt eine stärkere Schädigung der Mäntel als der Kerne vermuten. Wahrscheinlich führt eine starke Manteldegradation zu einer erhöhten Absorption und Fehlstellen im Mantel und damit zu einer Transmissionsabnahme. Daher scheint die optische Stabilität der POF stärker durch die thermo-oxidative Stabilität des Mantels bestimmt zu sein als durch die des Kernes. Drei nackte POFs (Kern und Mantel) sind unterschiedlich lang (30 Stunden bis 3000 Stunden) folgenden Klimaten ausgesetzt: 92 °C / 95 % r.F., 92 °C / 50 % r.F., 50 °C / 95 % r.F., 90 °C / geringe Feuchte, 100 °C / geringe Feuchte, 110 °C / geringe Feuchte and 120 °C / geringe Feuchte. Auch in diesen Klimaten ergaben sich probenbedingte unterschiedliche Transmissionsänderungen. Die Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass bei gleichzeitig hoher Temperatur und hoher Feuchte physikalische Änderungen wie die Volumenausdehnung die Hauptursachen für die Abnahme der optischen Transmission bilden. Ein weiterer Einflussfaktor ist die chemische Zusammensetzung der Mäntel. Bei Kombination von hoher Temperatur und geringer Feuchte erzeugen in den Anfangsstadien der Alterung physikalische Änderungen Transmissionsabnahmen, vermutlich entstehen Fehlstellen in der Kern-Mantel-Grenzschicht. Hinzukommen in den späteren Stadien wahrscheinlich zunehmende Lichtabsorption in Kern und Mantel. L. Jankowski (Doktorand in der BAM) bestätigt diese Annahme durch parallel ausgeführte optische Simulationsrechnungen. Auch für nackte POFs scheint also die thermo-oxidative Stabilität die optische Stabilität zu bestimmen. Kurzzeitalterungstests sollen Aufschluss über den Einfluss individueller Klimaparameter auf die POF Eigenschaften geben. Es zeigt sich bei dauerhaft hoher Temperatur und variabler Feuchte aufgrund des physikalisch absorbierten Wassers bis zu einem gewissen Grad ein reversibles Verhalten des Transmissionsverlustes. Dieses Verhalten tritt aber nur kaum merkbar auf, wenn bei konstanter hoher Feuchte die Temperatur variiert wird. Bei Raumtemperatur und variabler Feuchte stellt sich jedoch ein voll reversibles Verhalten des Transmissionsverlustes ein. Die hier beschriebenen Untersuchungen sind als Ausgangspunkt für weitergehende Forschungen zu verstehen. Die begrenzte Zurverfügungstellung von POF Basisdaten durch die Hersteller und der zeitaufwendige klimabedingte Alterungsprozess beschränken die Ergebnisse mehr oder weniger auf die untersuchten Proben. Signifikante allgemeine Aussagen erfordern aber beispielsweise zusätzliche statistische Daten der Produktionsschwankungen von POF Eigenschaften. Dennoch besitzen die hier beschriebenen Tests das Potential für eine Annäherung an die optische Langzeitstabilität und deren Vorhersage.
N2  - Polymer optical fibers (POFs) are a rather new tool for high-speed data transfer by modulated light. They allow the transport of high amounts of data over distances up to about 100 m without be influenced by external electromagnetic fields. Due to organic chemical nature of POFs, they are sensitive to the climate of their environment and therefore the optical fiber properties are as well. Hence, the optical stability is a key issue for long-term applications of POFs. The causes for a loss of optical transmission due to climatic exposures (aging/degradation) are researched by means of chemical analytical tools such as chemiluminescence (CL) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for five different (with respect to manufacturers) step-index multimode PMMA based POFs and for seven different climatic conditions. Three of the five POF samples are studied more in detail to realize the effects of individual parameters and for forecasting longterm optical stability by short-term exposure tests. At first, the unexposed POF components (core, cladding, and bare POF as combination of core and cladding) are characterized with respect to important physical and chemical properties. The glass transition temperature Tg, and the melting temperature Tm are in the region of 120 °C to 140 °C, the molecular weight (Mw) of cores is in the order of 105 g mol-1. POFs are found to have different chemical compositions of their claddings as could be detected by FTIR, but identical compositions of their cores. Two of the POFs are exposed as cables (core, cladding and jacket) for about 3300 hours to the climate 92 °C / 95 % relative humidity (RH) resulting in a different transmission decrease. Investigating the related unexposed and exposed bare POFs for degradation using CL, FTIR, thermogravimetry (TG), UV/visible transmittance and gel permeation chromatography (GPC) suggest that claddings of POFs are more affected than cores. Probably the observed loss of transmission is mainly due to increased light absorption and imperfections at the core-cladding boundary caused by a large degradation of claddings. Hence, it is highly possible that the optical transmission stability of POFs is governed mainly by the thermo-oxidative stability of the cladding and minor of the core. Three bare POFs (core and cladding only) are exposed for different duration of exposure time (30 hours to 4500 hours) to 92 °C / 95 %RH, 92 °C / 50 %RH, 50 °C / 95 %RH, 90 °C / low humidity, 100 °C / low humidity, 110 °C / low humidity and 120 °C / low humidity. In these climates their transmission variations are found to be different from each other, too. The outcomes strongly inform that under high temperature and high humid climates physical changes such as volume expansion, are the main sources for the loss of optical transmission. Also, the optical transmission stability of POFs is found to be dependent on chemical compositions of claddings. Under high temperature and low humid conditions, a loss of transmission at the early stages of the exposure is mainly caused by physical changes, presumable by corecladding interface imperfections. For the later stages of exposures it is proposed to an additional increase of light absorption by core and cladding owes to degradation. Optical simulation results obtained parallel by Mr. L. Jankowski (a PhD student of BAM) are found to confirm these results. For bare POFs, too, the optical stability of POFs seems to depend on their thermo-oxidative stability. Some short-term exposure tests are conducted to realize influences of individual climatic parameters on the transmission property of POFs. It is found that at stationary high temperature and variable humidity conditions POFs display to a certain amount a reversible transmission loss due to physically absorbed water. But in the case of varying temperature and constant high humidity such reversibility is hardly noticeable. However, at room temperature and varying humidity, POFs display fully reversible transmission loss. The whole research described above has to be regarded as a starting point for further investigations. The restricted distribution of fundamental POF data by the manufacturers and the time consuming aging by climatic exposures restrict the results more or less to the samples, investigated here. Significant general statements require for example additional information concerning the variation of POF properties due to production. Nevertheless the tests, described here, have the capability for approximating and forecasting the long-term optical transmission stability of POFs. -------------- Auch im Druck erschienen: Appajaiah, Anilkumar: Climatic stability of polymer optical fibers (POF) / Anilkumar Appajaiah. - Bremerhaven : Wirtschaftsverl. NW, Verl. für neue Wiss., 2005. - Getr. Zählung [ca. 175 S.]. : Ill., graph. Darst. - (BAM-Dissertationsreihe ; 9) ISBN 3-86509-302-7
T2  - Climatic stability of polymer optical fibers (POF)
KW  - POF; Reliabilität; Abbau; Chemilumineszenz
KW  - POF; reliability; degradation; chemiluminescence
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001661
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A1  - Losik, Magdalena
T1  - Phasenverhalten von Polypeptid-Blockcopolymeren
N2  - Die vorliegende Arbeit beschreibt das Verhalten von Polypeptid-Blockcopolymeren in der festen Phase und in selektiven Lösungsmitteln. Blockcopolymere auf Basis von Poly(L-glutaminsäure-5-benzylester) (PBLGlu) oder Poly(N&#949;-benzoyloxycarbonyl-L-lysin) (PZLLys), die in dieser Arbeit eingesetzt wurden, besitzen wegen ihrer helikalen Sekundärstruktur eine sog. Stäbchen-Knäuel-Geometrie, wobei die Knäuelkomponente Polystyrol oder Polybutadien ist. Die Phasenbildung dieser Blockcopolymere ist durch die Packungseigenschaften des rigiden Blocks beeinflusst. Es wurden bevorzugt lamellare Strukturen gebildet, in denen die Stäbchen parallel angeordnet sind. Das Vorhandensein eines permanenten Dipolmomentes führt zur Wechselwirkung zwischen den Helices und zur Erhöhung des Ordnungsgrades in der Phase. Ein zusätzlicher Parameter, der die Morphologie der Phase beeinflußt, ist die Chiralität der Peptidhelix, durch die chirale Überstrukturen induziert werden. In dünnen Filmen (40 nm), wo die Geometrie begrenzt ist, führt es zu Frustrationen in der Phase. Die dadurch entstandene Spannung wurde durch einen zick-zack-artigen Lamellenverlauf abgebaut. In selektiven Lösungsmitteln für die synthetische Komponente (PS) bilden die Polypeptid-Blockcopolymere vesikuläre Strukturen, deren kugel- oder wurmförmige Geometrie von der Elastizität der Membran abhängig ist. Durch Entfernung der Z-Schutzgruppe kann PZLLys in eine wasserlösliche Form überführt werden, so dass die PB-PLLys Blockcopolymere unter Bildung von Vesikeln in Wasser löslich sind. Dabei ist die Konformation des Peptids vom pH-Wert des Mediums abhängig und kann von einem Knäuel zu einer Helix reversibel geschaltet werden. Beim Modifizieren der Sekundärstruktur wurde eine Änderung der Aggregationszahl beobachtet. Somit können diese Blockcopolymere für die Herstellung von schaltbaren Aggregaten eingesetzt werden.
N2  - The presented work describes the behaviour of polypeptide-blockcopolymers in the solid-state and well as in selective solvents. Blockcopolymers consisting of PBLGlu or PZLLys , which have been utilized in this work, possess, because of their helical structure, a so-called Rod-Coil Geometry, where the coil component consists of polystyrene or polybutadiene. The phase morphology of these block copolymers is dominated by the packing properties of the rigid blocks. Most commonly, lamellar structures were formed, where the rods were ordered in a parallel fashion. The presence of a permanent dipole moment leads to an interaction between the helices and to an increase in the degree of order within the phase. An additional parameter that influences the phase morphology is the chirality of the peptide helix, which induces the formation of chiral superstructures. In thin films (40 nm), where the geometry is limited, a disordering within the phase is observed. The resulting tension leads to the formation of a zig-zag lamellar pattern. In selective solvents of the synthetic component (PS) of the blockcopolymer, formation of vesicular structures are observed, with spherical or worm-like geometry, depending on the elasticity of the membrane. Through removal of the z-protective groups, PZLLys becomes soluble in water, through the formation of PB-PLLys blockcopolymer vesicles. The conformation of the peptide is dependent on the pH value of the medium and can be reversibly changed from a coil to a helix structure. Through modification of the secondary structure, a change in the aggregation number is observed. Thereby, these blockcopolymers may find application in the fabrication of switchable aggregates.
T2  - Phasenverhalten von Polypeptid-Blockcopolymeren
KW  - Stäbchen-Knäul; amphiphile Blockcopolymere; ; Polypeptide; Festphasen; Struktur; Morphologie; Kolloide; Selbstorganisation; Vesikel; schaltbare Aggr
KW  - rod-coil; amphiphilic block copolymers; polypeptide; solid state; structure; morphology; kolloids; self assembly; vesicles; switchable aggregates
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001613
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TY  - THES
A1  - Erbe, Andreas
T1  - Ellipsometrische Lichtstreuung als neue Methode zur Charakterisierung der Grenzfläche von Kolloiden
N2  - Die ellipsometrische Lichtstreuung wird als eine neue, leistungsfähige Methode zur Charakterisierung von Schichten um kolloidale Partikel vorgestellt. Theoretische Grundlage der Methode ist die Mie-Theorie der Lichtstreuung. Experimentell wurde die Polarisationsoptik eines Null-Ellipsometers in den Strahlengang eines Lichtstreuaufbaus eingebaut. Wie in der Reflexionsellipsometrie um den Brewsterwinkel herum erhält man in der ellipsometrischen Streuung einen Winkelbereich, in dem die Methode empfindlich auf Schichten an der Oberfläche der Partikel ist. An verschiedenen Systemen wurde die Tauglichkeit der ellipsometrischen Streuung zur Charakterisierung von Schichten auf Partikeln demonstriert. So wurden Dicke und Brechungsindex einer thermosensitiven Schicht von Poly(N-isopropylacrylamid) auf einem Poly(methylmethacrylat)-Kern bestimmt. Damit ist es möglich, experimentell den Schichtbrechungsindex und damit den Quellungsgrad zu bestimmen. Des Weiteren wurde der Einfluss der NaCl-Konzentration auf die Polyelektrolythülle von Poly(methylmethacrylat)-Poly(styrolsulfonat)-Blockcopolymer-Partikeln untersucht. Die Polyelektrolytketten liegen im hier untersuchten Beispiel nicht gestreckt vor. Als drittes wurde die Verteilung von niedermolekularen Ionen um elektrostatisch stabilisierte Poly(styrol)-Latexpartikel in Wasser untersucht. Hier wurde gezeigt, dass die beobachteten Schichtdicken und Schichtbrechungsindizes viel größer sind, als nach der klassischen Poisson-Boltzmann-Theorie zu erwarten ist. Des Weiteren wurde die Doppelbrechung von unilamellaren Lipidvesikeln bestimmt. Außerdem wurden Messungen der dynamische Lichtstreuung im Intensitätsminimum der Ellipsometrie durchgeführt. Dabei wird ein Prozess mit einer Korrelationszeit, die unabhängig vom Streuvektor, aber abhängig von der verwendeten Wellenlänge ist, sichtbar. Die Natur dieses Prozesses konnte hier nicht vollständig geklärt werden.
N2  - Ellipsometric light scattering is introduced as a new and powerful technique to characterize layers on colloidal particles. For the experiments, the polarization optics used reflection ellipsometry was installed in the beam of a light scattering setup. Using the priciples of null ellipsometry, a small range of scattering angles is obtained, were the method is sensitive to layers on the surface of colloidal particles. This is an analogy to the layer sensitivity of reflection ellipsometry at planer interfaces close to the Brewster angle. The theoretical basis for ellipsometric scattering is the Mie theory with its modern supplements. The feasibility of characterizing layers on colloidal particles was demonstrated with several systems. First, layer thickness and layer refractive index of poly(N-isopropylacrylamide) layers on a poly(methylmethacrylate) core were determined. This was the first time that the refractive index and with that the degree of swelling of a layer was directly determined in an scattering experiment. Second, polyelectrolyte layers on Poly(methylmethacrylate)-Poly(styrenesulfonate)-blockcopolymer particles were characterized. The influence of the salt concentration on the parameters of the layer was determined. The results show that the polyelectrolyte chains in the system investigated are not streched. Third, layers of ions around electrostatically-stabilized poly(styrene) particles were characterized. The layer thickness and layer refractive index in these examples are shown to be much larger than predicted by the classical Poisson-Boltzmann-theory. In addition, the birefringence of lipid vesicles was determined. Another interesting application of the ellipsometric scattering is the dynamic light scattering with ellipsometric optics. Its results show a characteristic process with a correlation time independent of the scattering vector, but wavelength dependent. The origin of this mode is not yet completely clarified.
T2  - Ellipsometrische Lichtstreuung als neue Methode zur Charakterisierung der Grenzfläche von Kolloiden
KW  - Ellipsometrie
KW  - Lichtstreuung
KW  - Grenzfläche
KW  - Kolloide
KW  - Ionenverteilung
KW  - Lipide
KW  - Polyelektrolyte
KW  - ellipsometry
KW  - light scattering
KW  - interface
KW  - colloids
KW  - ion distribution
KW  - lipids
KW  - polyelectrolytes
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001565
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jäger, Norbert
T1  - Molekülmechanische und quantenchemische Berechnung der räumlichen und elektronischen Struktur von Vanadium(IV)- und Oxo-Rhenium(V)-Chelaten dreizähnig diacider Liganden
N2  - In dieser Arbeit wurden die Molekülstrukturen und die elektronischen Eigenschaften von Vanadium(IV)- und Oxo-Rhenium(V)-Chelaten mit einem kombinierten molekülmechanisch-quantenchemischen Ansatz untersucht, um sterische und elektronische Effekte der Komplexierung mit einem theoretischen Modell zu quantifizieren. Es konnte gezeigt werden, daß auf diese Weise detaillierte Aussagen zu den Bindungsverhältnissen der Metallchelate getroffen werden können. Die Berechnung der Molekülstrukturen gelingt mit exzellenter Übereinstimmung mit den Kristallstrukturen der Komplexe. Die molekülmechanischen Berechnungen erfolgen auf der Grundlage des Extensible Systematic Force Field ESFF und des Consistent Force Field 91 (CFF91). Dabei konnte die hohe Flexibilität und Zuverlässigkeit des regelbasierten ESFF für eine Vielzahl verschiedenster Metallchelate nachgewiesen werden. Aufgrund der mangelhaften Ergebnisse für trigonal-prismatische Komplexgeometrien mit dem ESFF wurden eine Anpassung des CFF91 für derartige Vanadiumkomplexe vorgenommen. Auf Grundlage von theoretischen Ergebnissen wurden die alternativen Strukturen von isoelektronischen Vanadiumkomplexen berechnet und in Übereinstimmung mit experimentellen Daten, theoretischen Modellen der Komplexchemie und empirischen Fakten eine Hypothese für die Ursache der strukturellen Differenzen erarbeitet. Der hier vorgestellte, kombinierte Algorithmus aus kraftfeldbasierter Geometrieoptimierung und single-point-Rechnung an diesen Strukturen ist ein zuverlässiger und relativ schneller Weg Molekülgeometrien von Metallkomplexen zu berechnen. Er kann somit zur Voraussagen von Komplexstrukturen und zur gezielten Modellierung definierter Koordinationsgeometrien verwendet werden.
N2  - In this work the molecular structures and the electronic properties of Vanadium(IV)- and Oxo-Rhenium(V)-chelates have been investigated to quantify steric and electronic effects of complexation. It has been shown, that in this way detailed insight can be gained into the bonding conditions of that metal complexes. Molecular mechanic calculations based on the Extensible Systematic Force Field (ESFF) and the Consistent Force Field 91 (CFF91) have been carried out. High flexibility and reliability of the rule based ESFF has been proven for a large variety of different metal chelates. Due to the poor ESFF-results for trigonal-prismatic complex geometries, a fit of the CFF91 for that species was done. Based on the theoretical results the alternative structure of isoelectronical vanadium(IV)- complexes have been calculated and a hypothesis on the reason for the structural differnces have been stated in accordance with experimental results, theoretical models of complex chemistry, and empirical facts. This combined approach of force field based geometry optimization and single point calculation at these structures has been proven to be a reliable and fast way to get molecular structures of metal complexes. It can be used to predict complex structures for modelling destinct coordination geometries.
KW  - Transition metal complexes
KW  - quantum mechanical calculation
KW  - molecular mechanics
KW  - Vanadium(IV)
KW  - Rhenium(V)
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-1546
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TY  - THES
A1  - Bechthold, Nina
T1  - Polymerisation in Miniemulsion
N2  - Der Mechanismus der Miniemulsionsbildung bzw. polymerisation wird eingehend untersucht. Dabei werden Faktoren, wie die Tensidmenge, Ultraschalldauer und die Teilchengröße untersucht. Besonders werden auch noch Aspekte wie Stabilität der Emulsion und Kinetik während der Polymerisation untersucht.
N2  - The mechanism of the formation and polymerisation of the miniemulsion respectively is thoroughly investigated. Parameters such as surfactant amount, duration of ultra sound and particle size are surveyed. Special emphasize is given to the aspects of stability of the emulsion and the kinetic of the polymerisation.  ---- Anmerkung: Die Autorin wurde 2001 mit dem Publikationspreis des Leibniz-Kollegs Potsdam für Nachwuchswissenschaftler/innen in den Naturwissenschaften ausgezeichnet.
KW  - Miniemulsion
KW  - Emulsionspolymerisation
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000204
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TY  - THES
A1  - Ramírez Ríos, Liliana Patricia
T1  - Superpara- and paramagnetic polymer colloids by miniemulsion processes
N2  - Polymerverkapselte magnetische Nanopartikel versprechen, in der Zukunft sehr erfolgreich bei Anwendungen in der Biologie und der Medizin eingesetzt werden zu können z. B. in der Krebstherapie und als Kontrastmittel bei der magnetischen Kernspinresonanztomographie. Diese Arbeit zeigt, dass durch die interdisziplinäre Kombination verschiedener Techniken Herstellungsverfahren und Eigenschaften solcher Partikel verbessert werden können.   Unter Miniemulsionen versteht man wässrige Dispersionen relativ stabiler Öltröpfchen, zwischen 30 und 50 nm Größe. Ein Nanometer (nm) ist der 1.000.000.000ste Teil eines Meters. Ein Haar ist ungefähr 60.000 Nanometer breit.  Hergestellt werden Miniemulsionen durch Scherung eines Systems bestehend aus Öl, Wasser, Tensid (Seife) und einer weiteren Komponente, dem Hydrophob, das die Tröpfchen stabilisieren soll. Die Polymerisation von Miniemulsionen ermöglicht die Verkapselung anorganischer Materialen z. B. magnetischer Teilchen oder Gadolinium-haltiger Komponenten. Zu Optimierung des Verkapselung, ist es notwendig, die richtige Menge eines geeigneten Tensids zu finden.   Die magnetischen polymerverkapselten Nanopartikel, die in einer wässrigen Trägerflüssigkeit dispergiert sind, zeigen in Abhängigkeit von Partikelgröße, Zusammensetzung, elektronischer Beschaffenheit, etc. ein sogenanntes superpara- oder paramagnetisches Verhalten. Superpara- oder paramagnetisches Verhalten bedeutet, dass die Flüssigkeiten in Anwesenheit äußerer Magnetfeldern ihre Fließfähigkeit beibehalten. Wenn das Magnetfeld entfernt wird, haben sie keine Erinnerung mehr daran, unter dem Einfluss eines Magnetfeldes gestanden zu haben, d. h., dass sie nach Abschalten des Magnetfeldes selbst nicht mehr magnetisch sind.   Die Vorteile des Miniemulsionsverfahrens sind der hohe Gehalt und die homogene Verteilung magnetischer Teilchen in den einzelnen Nanopartikeln. Außerdem ermöglicht dieses Verfahren nanostrukturierte Kompositpartikel herzustellen, wie z. B polymerverkapselte Nanopartikel mit Nanoschichten bestehend aus magnetischen Molekülen.
N2  - Combining the magnetic properties of a given material with the tremendous advantages of colloids can exponentially increase the advantages of both systems. This thesis deals with the field of magnetic nanotechnology. Thus, the design and characterization of new magnetic colloids with fascinating properties compared with the bulk materials is presented.   Ferrofluids are referred to either as water or organic stable dispersions of superparamagnetic nanoparticles which respond to the application of an external magnetic field but lose their magnetization in the absence of a magnetic field.   In the first part of this thesis, a three-step synthesis for the fabrication of a novel water-based ferrofluid is presented. The encapsulation of high amounts of magnetite into polystyrene particles can efficiently be achieved by a new process including two miniemulsion processes. The ferrofluids consist of novel magnetite polystyrene nanoparticles dispersed in water which are obtained by three-step process including coprecipitation of magnetite, its hydrophobization and further surfactant coating to enable the redispersion in water and the posterior encapsulation into polystyrene by miniemulsion polymerization. It is a desire to take advantage of a potential thermodynamic control for the design of nanoparticles, and the concept of &quot;nanoreactors&quot; where the essential ingredients for the formation of the nanoparticles are already in the beginning. The formulation and application of polymer particles and hybrid particles composed of polymeric and magnetic material is of high interest for biomedical applications. Ferrofluids can for instance be used in medicine for cancer therapy and magnetic resonance imaging.  Superparamagnetic or paramagnetic colloids containing iron or gadolinium are also used as magnetic resonance imaging contrast agent, for example as a important tool in the diagnosis of cancer, since they enhance the relaxation of the water of the neighbouring zones. New nanostructured composites by the thermal decomposition of iron pentacarbonyl in the monomer phase and thereafter the formation of paramagnetic nanocomposites by miniemulsion polymerization are discussed in the second part of this thesis. In order to obtain the confined paramagnetic nanocomposites a two-step process was used. In the first step, the thermal decomposition of the iron pentacarbonyl was obtained in the monomer phase using oleic acid as stabilizer. In the second step, this iron-containing monomer dispersion was used for making a miniemulsion polymerization thereof.   The addition of lanthanide complexes to ester-containing monomers such as butyl acrylate and subsequent polymerization leading to the spontaneous formation of highly organized layered nanocomposites is presented in the final part of this thesis. By an one-step miniemulsion process, the formation of a lamellar structure within the polymer nanoparticles is achieved. The magnetization and the NMR relaxation measurements have shown these new layered nanocomposites to be very apt for application as contrast agent in magnetic resonance imaging.
T2  - Superpara- and paramagnetic polymer colloids by miniemulsion processes
KW  - Magnetisch
KW  - superparamagnetisch
KW  - paramagnetisch
KW  - Kolloid
KW  - Miniemulsion
KW  - Polymerisation
KW  - Ferrofluid
KW  - Überstrukturierte Komposite
KW  - Gadolinium
KW  - Lanthano
KW  - Magnetic
KW  - superparamagnetic
KW  - paramagnetic
KW  - colloid
KW  - miniemulsion
KW  - polymerization
KW  - ferrofluid
KW  - nanostructured composite
KW  - gadolinium
KW  - lanthanide
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001267
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TY  - THES
A1  - Tzoneva-Velinova, Rumiana
T1  - The wettability of biomaterials determines the protein adsorption and the cellular responses
N2  - During the past several decades polymer materials become widely used as components of medical devices and implants such as hemodialysers, bioartificial organs as well as vascular and recombinant surgery. Most of the devices cannot avoid the blood contact in their use. When the polymer materials come in contact with blood they can cause different undesired host responses like thrombosis, inflammatory reactions and infections. Thus the materials must be hemocompatible in order to minimize these undesired body responses. The earliest and one of the main problems in the use of blood-contacting biomaterials is the surface induced thrombosis. The sequence of the thrombus formation on the artificial surfaces has been well established. The first event, which occurs, after exposure of biomaterials to blood, is the adsorption of blood proteins. Surface physicochemical properties of the materials as wettability greatly influence the amount and conformational changes of adsorbed proteins. In turn the type, amount and conformational state of the adsorbed protein layer determines whether platelets will adhere and become activated or not on the artificial surface and thus to complete the thrombus formation. The adsorption of fibrinogen (FNG), which is present in plasma, has been shown to be closely related to surface induced thrombosis by participating in all processes of the thrombus formation such as fibrin formation, platelet adhesion and aggregation. Therefore study the FNG adsorption to artificial surfaces could contribute to better understanding of the mechanisms of platelet adhesion and activation and thus to controlling the surface induced thrombosis.   Endothelization of the polymer surfaces is one of the strategies for improving the materials hemocompatibility, which is believed to be the most ideal solution for making truly blood-compatible materials. Since at physiological conditions proteins such as FNG and fibronectin (FN) are the usual extracellular matrix (ECM) for endothelial cells (EC) adhesion, precoating of the materials with these proteins has been shown to improve EC adhesion and growth in vitro. ECM proteins play an essential role not only like a structural support for cell adhesion and spreading, but also they are important factor in transmitting signals for different cell functions. The ability of cells to remodel plasma proteins such as FNG and FN in matrix-like structures together with the classical cell parameters such as actin cytoskeleton and focal adhesion formation could be used as an criteria for proper cell functioning. The establishment and the maintaining of delicate balance between cell-cell and cell-substrate contacts is another important factor for better EC colonization of the implants. The functionality of newly established endothelium in order to produce antithromotic substances should be always considered when EC seeding is used for improving the hemocompatibility of the polymer materials.   Controlling the polymer surface properties such as surface wettability represents a versatile approach to manipulate the above cellular responses and therefore can be used in biomaterial and tissue engineering applications for producing better hemocompatible materials.
KW  - wettability
KW  - hemocompatibility
KW  - extracellular matrix proteins
KW  - endothelization
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001103
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TY  - THES
A1  - Sobal, Neli
T1  - Kolloidale Nanosysteme aus magnetischen und metallischen Materialien : Synthese und Charakterisierung
N2  - Ein Spezialgebiet der modernen Mikroelektronik ist die Miniaturisierung und Entwicklung von neuen nanostrukturierten und Komposit-Materialen aus 3d-Metallen. Durch geeignete Zusammensetzungen können diese sowohl mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivfeldstärke als mit besserer Oxidationsbeständigkeit im Vergleich zu den reinen Elementen erzielt werden.  In der vorliegenden Arbeit werden neue Methoden für die Herstellung von bimetallischen kolloidalen Nanopartikeln vor allem mit einer Kern-Hülle-Struktur (Kern@Hülle) präsentiert. Bei der überwiegenden Zahl der vorgestellten Reaktionen handelt es sich um die thermische Zersetzung von metallorganischen Verbindungen wie Kobaltcarbonyl, Palladium- und Platinacetylacetonate oder die chemische Reduktion von Metallsalze mit langkettigem Alkohol in organischem Lösungsmittel. Daneben sind auch Kombinationen aus diesen beiden Verfahren beschrieben. Es wurden Kolloide aus einem reinen Edelmetall (Pt, Pd, Ag) in einem organischen Lösungsmittel synthetisiert und daraus neue, bisher in dieser Form nicht bekannte Ag@Co-, Pt@Co-, Pd@Co- und Pt@Pd@Co-Nanopartikel gewonnen.  Der Kobaltgehalt der Ag@Co-, Teilchen konnte im Bereich von 5 bis 73 At. % beliebig eingestellt werden. Der mittlere Durchmesser der Ag@Co-Partikel wurde von 5 nm bis 15 nm variiert. Bei der Herstellung von Pt@Co-Teilchen wurde eine unterschiedlich dicke Kobalt-Hülle von ca. 1,0 bis 2,5 nm erzielt. Im Fall des Palladiums wurden sowohl monodispere als auch polydisperse Pd-Nanopartikel mit einer maximal 1,7-2,0nm dicken Kobalthülle synthetisiert.  Ein großer Teil dieser Arbeit befasst sich mit den magnetischen Eigenschaften der kolloidalen Teilchen, wobei die SQUID-Magnetometrie und Röntgenzirkulardichroismus (XMCD) dafür eingesetzt wurden. Weil magnetische Messungen alleine nur indirekte Schlüsse über die untersuchten Systeme erlauben, wurde dabei besonderer Wert auf die möglichst genaue strukturelle Charakterisierung der Proben mittels moderner Untersuchungsmethoden gelegt. Röntgendiffraktometrie (XRD), Röntgenabsorptionsfeinstruktur- (EXAFS) und UV-Vis-Spektroskopie sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) in Kombination mit Elektronen Energieverlustspektroskopie (EELS) und energiedispersive Röntgenfluoreszensanalyse (EDX) wurden verwendet.
N2  - Magnetic colloidal particles are attractive because of their possible application to ultra-high-density magnetic data storage media, sensors, electronic devices and medical diagnostics. The properties of small particles depend on their composition, shape, and method of preparation. The combination of 3d-metals (Fe, Co, Ni) with noble metals improves the stability of the colloids and leads to new properties of the magnetic systems, often distinct from those of the corresponding monometallic particles. Core-shell particles, where dia- or paramagnetic noble metal-cores are surrounded by a ferromagnetic Co-shell, are an interesting system to study surface and interfacial magnetism such as an induced polarization or a giant magnetoresistance effect.   In this work, new synthetic routes for the preparation of monometallic (Pt, Pd, Ag) and bimetallic magnetic nanocrystals (Ag@Co, Pt@Co, Pd@Co) with core-shell structure are presented. Stable colloids with a narrow particle size distribution were obtained in organic solvents using methods of wet chemistry. The method of preparation of Ag@Co is based on the thermal decomposition of dicobalt octycarbonyl in combination with a transmetalation reaction with water free AgClO4. The cobalt amount in the Ag@Co system could be tuned from 5 to 73 at. %. The average diameter of the particles was varied from 5 to 15 nm.   The reduction of platinum and palladium salts in organic solution using long chained alcohol as the reductant leads to stable metal nanostructures. Monodisperse Pd and Pt particles with average sizes of 1.7 to 7.0 nm were synthesized via thermal decomposition of metal-surfactant complexes too. Alkylamines and alkylphosphines were used in this procedure. The thickness of the Co-shell was controlled by a simple high-temperature thermolysis of dicobalt octacarbonyl at the presence of Pd and Pt seeds and was tunable from 0.5 to 2.5 nm.   The crystalline structure of the samples was characterized by transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), UV-VIS and electron-energy loss spectroscopy (EELS). SQUID magnetometry, x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements gave information about the magnetic properties of the bimetallic systems and revealed their dependency on the particle size and the chemical composition. A high spin to orbital moments ratio µL/µS of 0.26±0.06 for Ag@Co and 0.22±0.05 for Pt@Co nanocrystals was observed at XMCD measurements due to the lowered dimensionality the investigated systems.
KW  - Kolloid
KW  - AgCo
KW  - PtCo
KW  - PdCo
KW  - TEM
KW  - EDX
KW  - EELS
KW  - XMCD
KW  - Kern-Hülle
KW  - Herstellung
KW  - Nanopartikel
KW  - Kobaltcarbonyl
KW  - Acetylacetonat
KW  - Colloid
KW  - AgCo
KW  - PtCo
KW  - PdCo
KW  - TEM
KW  - EDX
KW  - EELS
KW  - XMCD
KW  - core-shell
KW  - synthesis
KW  - nanoparticles
KW  - organic solvent
KW  - decomposition
KW  - reduction
KW  - cobalt dicarbonyl
KW  - a
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001071
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TY  - THES
A1  - Deshpande, Atul Suresh
T1  - Fabrication of porous metal oxides for catalytic application using templating techniques
T1  - Herstellung poröser Metalloxide für katalytische Anwendungen unter Verwendung von Templatierungsverfahren
N2  - Nanostrukturierte Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus sehr kleinen Baueinheiten zusammengesetzt sind. Typischerweise liegt die Grössenordnung dieser Bausteine im Bereich von einigen Nanometern. Ein Nanometer entspricht 10-9 Meter. Dadurch bekommen nanostrukturierte Materialien oft verbesserte, vielfach sogar ganz neue Eigenschaften, die für viele heutige wie auch zukünftige Anwendungen von Vorteil sind.  Ein Weg, um solche nanostrukturierte Materialien herzustellen, ist die sogenannte &bdquo;Templatierungsmethode&ldquo;. Das Templat besteht aus einem einzelnen Molekül, einer Ansammlung von Molekülen oder aus einem festen Objekt. Beim Aufbau des nanostrukturierten Materials wirkt das Templat als Schablone oder als Gussform und beeinflusst damit die Struktur des Endproduktes. Normalerweise besteht dieser Prozess aus mehreren Schritten. Zuerst wird der Raum um das Templat mit dem Ausgangsstoff umhüllt oder ausgefüllt, dann wird der Ausgangsstoff chemisch in das gewünschte Endprodukt umgewandelt, wobei das Templat die Endform kontrolliert und am Schluss wird das Templat entfernt. Das geschieht meistens durch Erhitzen. Als Ausgangsstoff können dabei einzelne Moleküle verwendet werden, die sich leicht in das Endprodukt umwandeln lassen, oder aber vorgeformte Partikelchen, die nur noch zur entsprechenden Form angeordnet werden müssen.  In dieser Arbeit wurden poröse Metalloxid-Kügelchen hergestellt, die aus einem Gemisch aus Titanoxid und entweder Aluminium-, Gallium- oder Indiumoxid bestehen. Als Template wurden poröse Kunststoffkügelchen eingesetzt, die man sonst für Chromatographiezwecke braucht. Bei der Synthese wurden die Poren der Kunststoffkügelchen mit dem Ausgangsmaterial gefüllt und mit Wasser in ein amorphes Netzwerk umgewandelt. Danach werden die Kügelchen erhitzt, wobei das Kunststofftemplat zersetzt wird. Gleichzeitig wird das amorphe Gerüst in stabile, kristalline Wände umgewandelt, die die Form der Kügelchen auch dann noch behalten, wenn das Templat verschwunden ist. Mit einem ähnlichen Prozess wurden auch Kügelchen aus Cer-Zirkonoxid erhalten. Als Ausgangsstoff wurden dabei aber vorgeformte Cer-Zirkonoxid-Nanopartikel eingesetzt, die in die Poren der Kunststofftemplatkügelchen hinein diffundieren. Diese Cer-Zirkonoxid-Nanopartikel lassen sich auch für die Herstellung von porösen Pulvern verwenden, wobei dann nicht Polymerkügelchen, sondern hochgeordnete Ansammlungen von Block Copolymeren als Template verwendet werden.  Form, Struktur und Eigenschaften all dieser Materialien wurden systematisch unter Anwendung verschiedenster Analysemethoden untersucht. Die auf Titanoxid-basierten Kügelchen wurden auch auf ihre photokatalytische Verwendung zum Abbau von umweltschädlichem 2-Chlorophenol untersucht. Die Cer-Zirkonoxid-Kügelchen wurden für die Herstellung von Wasserstoff aus Methanol getestet. Wasserstoff gilt als hoffungsvoller, sauberer Energieträger der Zukunft und kommt in Brennstoffzellen zum Einsatz.
N2  - Nanostructured materials are the materials having structural features on the scale of nanometers i.e. 10-9 m. the structural features can enhance the natural properties of the materials or induce additional properties, which are useful for day to technology as well as the future technologies  One way to synthesize nanostructured materials is using templating techniques. The templating process involves use of a certain &ldquo;mould&rdquo; or &ldquo;scaffold&rdquo; to generate the structure. The mould is called as the template, can be a single molecule or assembly of molecule or a larger object, which has its own structure. The product material can be obtained by filling the space around the template with a &ldquo;precursor&rdquo;, transformation of precursor into the desired material and then removal of template to get product. The precursor can be any chemical moiety that can be easily transformed in to the desired material. Alternatively the desired material is processed into very tiny bricks or &ldquo;nano building blocks (NBB)&rdquo; and the product is obtained by arrangement of the NBB by using a scaffold.   We synthesized porous metal oxide spheres of namely TiO2-M2O3: titanium dioxide- M-oxide (M = aluminum, gallium and indium) TiO2-M2O3 and cerium oxide-zirconium oxide solid solution. We used porous polymeric beads as templates. These beads used for chromatographic purposes. For the synthesis of TiO2-M2O3 we used metal- alkoxides as precursor. The pore of beads were filled with precursor and then reacted with water to give transformation of the precursor to amorphous oxide network. The network is crystallized and template is removed by heat treatment at high temperatures. In a similar way we obtained porous spheres of CexZr1-xO2. For this we synthesized nanoparticle of CexZr1-xO2 and used then for the templating process to obtain porous CexZr1-xO2 spheres.   Additionally, using the same nanoparticles we synthesized nano-porous powder using self-assembly process between a block-copolymers scaffold and nanoparticles.   Morphological and physico-chemical properties of these materials were studies systematically by using various analytical techniques   TiO2-M2O3 material were tested for photocatalytic degradation of 2-Chlorophenol a poisonous pollutant. While CexZr1-xO2 spheres were tested for methanol steam reforming reaction to generate hydrogen, which is a fuel for future generation power sources like fuel cells. All the materials showed good catalytic performance.
KW  - porous materials
KW  - metal oxides
KW  - catalytic application
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001324
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TY  - THES
A1  - Krasia, Theodora
T1  - Synthese und kolloidale Eigenschaften neuartiger Blockcopolymere mit beta-Dicarbonyl Einheiten = Synthesis and colloidal properties of a novel type of block copolymers bearing beta-dicarbonyl residues
T1  - Synthese und kolloidale Eigenschaften neuartiger Blockcopolymere mit beta-Dicarbonyl Einheiten
N2  - The present work is dealing with the first synthesis and characterisation of amphiphilic diblock copolymers bearing b-dicarbonyl (acetoacetoxy) chelating residues. Polymers were obtained by Group Transfer Polymerisation (GTP)/acetoacetylation and controlled radical polymerisation techniques (RAFT).Different micellar morphologies of poly(n-butyl methacrylate)-block-poly[2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate] (pBuMA-b-pAEMA) were observed in cyclohexane as a selective solvent. Depending on the block length ratio, either spherical, elliptical, or cylindrical micelles were formed. The density of the polymer chains at the core/corona interface is considerably higher as compared to any other strongly segregating system reported in the literature. It is demonstrated that there are H-bond interactions existing between acetoacetoxy groups, which increase the incompatibility between block segments. In addition, such interactions lead to the formation of secondary structures (such as b-sheets or globular structures) and larger superstructures in the micrometer length scale.Block copolymers were also used to solubilise metal ion salts of different geometries and oxidation states in organic media, in which are otherwise insoluble. Sterically stabilised colloidal hybrid materials are formed, i.e. monodisperse micelles having the metal ion salt incorporated in their core upon complexation with the ligating pAEMA block, whereas pBuMA forms the solvating corona responsible for stabilisation in solution. Systematic studies show that the aggregation behaviour is dependent on different factors, such as the tautomeric form of the beta-dicarbonyl ligand (keto/enol) as well as the nature and amount of added metal ion salt.
T2  - Synthesis and colloidal properties of a novel type of block copolymers bearing beta-dicarbonyl residues
KW  - amphiphilic block copolymers
KW  - chelates
KW  - Group Transfer polymerisation
KW  - reversible addition-fragmentation chain transfer
KW  - micelles
KW  - organic-inorganic c
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000787
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TY  - THES
A1  - Montenegro, Rivelino V. D.
T1  - Crystallization, biomimetics and semiconducting polymers in confined systems
T1  - Kristallisation, Biomimetik und halbleitende Polymere in räumlich begrenzten Systemen
N2  - populärwissenschaftlicher Abstract: Kristallisation, Biomimetik und halbleitende Polymere in räumlich begrenzten Systemen: Öl und Wasser mischen sich nicht, man kann aber aus beiden Flüssigkeiten Emulsionen herstellen, bei denen Tröpfchen der einen Flüssigkeit in der anderen Flüssigkeit vorliegen. Das heißt, es können entweder Öltröpfchen in Wasser oder Wassertröpfchen in Öl erzeugt werden. Aus täglichen Erfahrungen, z.B. beim Kochen weiß man jedoch, dass sich eine Emulsion durch Schütteln oder Rühren herstellen lässt, diese jedoch nicht besonders stabil ist. Mit Hilfe von hohen Scherenergien kann man nun sehr kleine, in ihrer Größe sehr einheitliche und außerdem sehr stabile Tröpfchen von 1/10000 mm erhalten. Eine solche Emulsion wird Miniemulsion genannt.  In der Dissertation wurden nun z.B. Miniemulsionen untersucht, die aus kleinen Wassertröpfchen in einem Öl bestehen. Es konnte gezeigt werden, dass das Wasser in diesen Tröpfchen, also in den räumlich begrenzten Systemen, nicht bei 0 &#176;C, sondern bei -22 &#176;C kristallisierte. Wie lässt sich das erklären? Wenn man einen Eimer Wasser hat, dann bildet sich normalerweise bei 0 &#176;C Eis, da nämlich in dem Wasser einige (manchmal ganz wenige) Keime (z.B. Schutzteilchen, ein Fussel etc.) vorhanden sind, an denen sich die ersten Kristalle bilden. Wenn sich dann einmal ein Kristall gebildet hat, kann das Wasser im gesamten Eimer schnell zu Eis werden. Ultrareines Wasser würde bei -22 &#176;C kristallisieren. Wenn man jetzt die Menge Wasser aus dem Eimer in kleine Tröpfchen bringt, dann hat man eine sehr, sehr große Zahl, nämlich 1017 Tröpfchen, in einem Liter Emulsion vorliegen. Die wenigen Schmutzpartikel verteilen auf sehr wenige Tröpfchen, die anderen Tröpfchen sind ultrarein. Daher kristallisieren sie erst bei -22 &#176;C.  Im Rahmen der Arbeit konnte auch gezeigt werden, dass die Miniemulsionen genutzt werden können, um kleine Gelatine-Partikel, also Nanogummibärchen, herzustellen. Diese Nanogummibärchen quellen bei Erhöhung der Temperatur auf ca. 38 &#176;C an. Das kann ausgenutzt werden, um zum Beispiel Medikamente zunächst in den Partikeln im menschlichen Körper zu transportieren, die Medikamente werden dann an einer gewünschten Stelle freigelassen. In der Arbeit wurde auch gezeigt, dass die Gelatine-Partikel genutzt werden können, um die Natur nachzuahnen (Biomimetik). Innerhalb der Partikel kann nämlich gezielt Knochenmaterial aufgebaut werden kann. Die Gelatine-Knochen-Partikel können dazu genutzt werden, um schwer heilende oder komplizierte Knochenbrüche zu beheben. Gelatine wird nämlich nach einigen Tagen abgebaut, das Knochenmaterial kann in den Knochen eingebaut werden.  LEDs werden heute bereits vielfältig verwendet. LEDs bestehen aus Halbleitern, wie z.B. Silizium. Neuerdings werden dazu auch halbleitende Polymere eingesetzt. Das große Problem bei diesen Materialien ist, dass sie aus Lösungsmitteln aufgebracht werden. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde gezeigt, dass der Prozess der Miniemulsionen genutzt werden kann, um umweltfreundlich diese LEDs herzustellen. Man stellt dazu nun wässrige Dispersionen mit den Polymerpartikeln her. Damit hat man nicht nur das Lösungsmittel vermieden, das hat nun noch einen weiteren Vorteil: man kann nämlich diese Dispersion auf sehr einfache Art verdrucken, im einfachsten Fall verwendet man einfach einen handelsüblichen Tintenstrahldrucker.
N2  - The colloidal systems are present everywhere in many varieties such as emulsions (liquid droplets dispersed in liquid), aerosols (liquid dispersed in gas), foam (gas in liquid), etc. Among several new methods for the preparation of colloids, the so-called miniemulsion technique has been shown to be one of the most promising. Miniemulsions are defined as stable emulsions consisting of droplets with a size of 50-500 nm by shearing a system containing oil, water, a surfactant, and a highly water insoluble compound, the so-called hydrophobe  1. In the first part of this work, dynamic crystallization and melting experiments are described which were performed in small, stable and narrowly distributed nanodroplets (confined systems) of miniemulsions. Both regular and inverse systems were examined, characterizing, first, the crystallization of hexadecane, secondly, the crystallization of ice. It was shown for both cases that the temperature of crystallization in such droplets is significantly decreased (or the required undercooling is increased) as compared to the bulk material. This was attributed to a very effective suppression of heterogeneous nucleation. It was also found that the required undercooling depends on the nanodroplet size: with decreasing droplet size the undercooling increases.  2. It is shown that the temperature of crystallization of other n-alkanes in nanodroplets is also significantly decreased as compared to the bulk material due to a very effective suppression of heterogeneous nucleation. A very different behavior was detected between odd and even alkanes. In even alkanes, the confinement in small droplets changes the crystal structure from a triclinic (as seen in bulk) to an orthorhombic structure, which is attributed to finite size effects inside the droplets. An intermediate metastable rotator phase is of less relevance for the miniemulsion droplets than in the bulk. For odd alkanes, only a strong temperature shift compared to the bulk system is observed, but no structure change. A triclinic structure is formed both in bulk and in miniemulsion droplets.  3. In the next part of the thesis it is shown how miniemulsions could be successfully applied in the development of materials with potential application in pharmaceutical and medical fields. The production of cross-linked gelatin nanoparticles is feasible. Starting from an inverse miniemulsion, the softness of the particles can be controlled by varying the initial concentration, amount of cross-link agent, time of cross-linking, among other parameters. Such particles show a thermo-reversible effect, e.g. the particles swell in water above 37 &#176;C and shrink below this temperature. Above 37 &#176;C the chains loose the physical cross-linking, however the particles do not loose their integrity, because of the chemical cross-linking. Those particles have potential use as drug carriers, since gelatin is a natural polymer derived from collagen.  4. The cross-linked gelatin nanoparticles have been used for the biomineralization of hydroxyapatite (HAP), a biomineral, which is the major constituent of our bones. The biomineralization of HAP crystals within the gelatin nanoparticles results in a hybrid material, which has potential use as a bone repair material.  5. In the last part of this work we have shown that layers of conjugated semiconducting polymers can be deposited from aqueous dispersion prepared by the miniemulsion process. Dispersions of particles of different conjugated semiconducting polymers such as a ladder-type poly(para-phenylene) and several soluble derivatives of polyfluorene could be prepared with well-controlled particle sizes ranging between 70 - 250 nm. Layers of polymer blends were prepared with controlled lateral dimensions of phase separation on sub-micrometer scales, utilizing either a mixture of single component nanoparticles or nanoparticles containing two polymers. From the results of energy transfer it is demonstrated that blending two polymers in the same particle leads to a higher efficiency due to the better contact between the polymers. Such an effect is of great interest for the fabrication of opto-electronic devices such as light emitting diodes with nanometer size emitting points and solar cells comprising of blends of electron donating and electron accepting polymers.
KW  - Confinement
KW  - miniemulsion
KW  - crystallization
KW  - biomimetics and semiconducting polymers
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000726
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TY  - THES
A1  - Vorndran, Katja Marianne
T1  - Einfache Decarbonylierungen und stereoselektive Oxidationen von Cyclohexadienen und Cyclohexenen
N2  - Zusammenfassend konnte im Rahmen dieser Arbeit das Synthesepotential von Cyclohexadienen und Cyclohexenen deutlich erweitert werden. Die Darstellung der 1-Alkylcyclohexa-2,5-dien-1-carbonsäuren erfolgte mittels Birch-Reduktion in flüssigem Ammoniak und anschließender Umsetzung der intermediär entstehenden Dianionen mit Alkylhalogeniden. So konnte ausgehend von verschiedenen Benzoesäurederivaten eine Reihe interessanter Cyclohexadiene in sehr guten Ausbeuten synthetisiert werden. Erstmals gelangen säurekatalysierte Decarbonylierungen von Cyclohexadiencarbonsäuren, was die einfache Synthese substituierter Aromaten in ausgezeichneten Ausbeuten ermöglichte. In dieser Arbeit wird der Reaktionsmechanismus vorgestellt, welcher durch den Nachweis von Kohlenmonoxid in der Gasphase der Reaktionslösung durch IR-Spektroskopie untermauert wird. Bei der säurekatalysierten Umsetzung von 3-alkylsubstituierten Cyclohexadien-carbonsäuren entstanden neben den erwarteten Aromaten Lactone in ca. 50% Ausbeute. Schließlich zeigen die untersuchten Singulettsauerstoff-En-Reaktionen, der im ersten Teil dargestellten Cyclohexadiene und Lactone, durchweg hohe Regioselektivitäten und lieferten durch elektrostatische Wechselwirkungen und konformative Effekte zum Teil sehr gute Diastereoselektivitäten. Die auxiliarkontrollierte Photooxygenierungen von Cyclohexenon welches mit verschiedenen Weinsäureestern ketalisiert wurde, zeigten jedoch keine bevorzugte p-Facialität des Singulettsauerstoffs.
N2  - In this dissertation thesis it was possible to extend the synthetical potential of cyclohexadienes and cyclohexenes with partially newly developed and very efficient synthetic pathways. The alkylcyclohexadiene carboxylic acids were synthesized in good yields via well known Birch-reduction procedure in liquid ammonia from a broad variety of substituted benzoic acid derivatives. A wide range of alkylhalides were subsequently added to the resulting dianion. We were able to decarbonylize the cyclohexadienes through acid catalyses, which leads to ipso-substituted aromatics in excellent yields. The study presents the postulated mechanism, which is supported by the proof of carbon monoxide in the gas phase of the reactionmixture with IR-spectroscopy. When 3-alkylsubstituted cyclohexadiene carboxylic acids were subjected to the acid catalyses they gave lactones in up to 50% yield as side products of the aromatization product.The cyclohexadienes and lactones were used as substrates in singlet oxygen-en-reactions with photochemically induced singulet oxygen. The products showed high regioselectivitiy and partially high diastereoselectivity which is caused by electrostatic interaction and conformativ effects of the reaction intermediates. Experiments to induce auxiliary controlled photooxygenations of cyclohexenones, which were ketalysed with different chiral tartaric acid esters leaded to poor diastereoselectivity and a diverse mixture of isomers.
KW  - Cyclohexadienderivate ; Chemische Synthese ; Birch-Reduktion ; Decarbonylierung | Cyclohexadienderivate ; Photooxidation ; Stereoselektive Reaktion ;
KW  - Decarbonylierung
KW  - Birch-Reduktion
KW  - Photooxygenierung
KW  - Singulettsauerstoff
KW  - Cyclohexadien
KW  - Decarbonylation
KW  - Birch-Reduction
KW  - Photooxygenation
KW  - Singletoxygen
KW  - Cylcohexadiene
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000331
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TY  - THES
A1  - Johann, Robert
T1  - Thermodynamic, morphological and structural properties of dissociated fatty acid monolayers at the air-water interface
N2  - Untersuchungen an Monoschichten amphiphiler Lipide auf wässriger Lösung sind in der Grenzflächenforschung von grundlegender Bedeutung. Aufgrund der Anwendbarkeit zahlreicher analytischer Methoden sind schwimmende unlösliche Monoschichten als Modellsysteme sehr geeignet, um Ordnung und Strukturbildung sowie den Transport von Materie in zwei Dimensionen oder die Wechselwirkung von Molekülen an der Grenzfläche mit Teilchen in Lösung (Stichwort &ldquo;molekulare Erkennung&rdquo;) zu studieren. Aus dem Verhalten von Monoschichten lassen sich z. B. Rückschlüsse ziehen auf die Eigenschaften von Lipidschichten auf festen Substraten oder in biologischen Membranen.  Diese Arbeit befasst sich mit spezifischen und fundamentalen Wechselwirkungen in Monoschichten sowohl auf molekularer als auch auf mikroskopischer Ebene und deren Beziehung zu Gitterstruktur, Aussehen und thermodynamischem Verhalten von Monoschichten an der Wasser/Luft Grenzfläche. Als Modellsystem werden hauptsächlich Monoschichten langkettiger Fettsäuren verwendet, da in ihnen die molekularen Wechselwirkungen durch Änderung des Subphasen-pH-Werts über den Dissoziationsgrad gezielt und schrittweise verändert werden können. Ausser über die Subphasenzusammensetzung werden die molekularen Wechselwirkungen auch über die Temperatur und die Monoschichtzusammensetzung systematisch variiert. Mit Hilfe von Isothermen- und Oberflächenpotentialmessungen, Brewsterwinkel-Mikroskopie, Röntgenbeugung unter streifendem Einfall und polarisationsmodulierter Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie wird die Änderung der Monoschichteigenschaften als Funktion eines äusseren Parametern analysiert. Dabei werden aus den Röntgenbeugungsdaten quantitative Masse für die molekularen Wechselwirkungen und für die Kettenkonformationsordnung in Monoschichten abgeleitet.  Zu den interessantesten Ergebnissen dieser Arbeit zählen die Aufklärung des Ursprungs von regelmässigen polygonalen und dendritischen Domänenformen, die vielfältige Wirkung von Cholesterin auf die Molekülpackung und Gitterordnung langkettiger Amphiphile, sowie die Entdeckung einer abrupten Änderung in den Kopfgruppenbindungswechselwirkungen, der Kettenkonformationsordnung und des Phasenübergangsdrucks zwischen geneigten Monoschichtphasen in Fettsäuremonoschichten nahe pH 9. Zur Deutung des letzten Punkts wird ein Modell für die Kopfgruppenbindungsstruktur von Fettsäuremonoschichten als Funktion des pH-Werts entwickelt.
N2  - Research on monolayers of amphiphilic lipids on aqueous solution is of basic importance in surface science. Due to the applicability of a variety of surface sensitive techniques, floating insoluble monolayers are very suitable model systems for the study of order, structure formation and material transport in two dimensions or the interactions of molecules at the interface with ions or molecules in the bulk (headword 'molecular recognition'). From the behavior of monolayers conclusions can be drawn on the properties of lipid layers on solid substrates or in biological membranes. This work deals with specific and fundamental interactions in monolayers both on the molecular and on the microscopic scale and with their relation to the lattice structure, morphology and thermodynamic behavior of monolayers at the air-water interface. As model system especially monolayers of long chain fatty acids are used, since there the molecular interactions can be gradually adjusted by varying the degree of dissociation by means of the suphase pH value. For manipulating the molecular interactions besides the subphase composition also temperature and monolayer composition are systematically varied. The change in the monolayer properties as a function of an external parameter is analyzed by means of isotherm and surface potential measurements, Brewster-angle microscopy, X-ray diffraction at grazing incidence and polarization modulated infrared reflection absorption spectroscopy. For this a quantitative measure for the molecular interactions and for the chain conformational order is derived from the X-ray data.  The most interesting results of this work are the elucidation of the origin of regular polygonal and dendritic domain shapes, the various effects of cholesterol on molecular packing and lattice order of long chain amphiphiles, as well as the detection of an abrupt change in the head group bonding interactions, the chain conformational order and the phase transition pressure between tilted phases in fatty acid monolayers near pH 9. For the interpretation of the latter point a model of the head group bonding structure in fatty acid monolayers as a function of the pH value is developed.
KW  - Wasseroberfläche
KW  - Fettsäuren
KW  - Monoschicht
KW  - Dissoziation
KW  - Thermodynamische Eigenschaft
KW  - Strukturbildung
KW  - Langmuir Monoschicht
KW  - Fettsäure
KW  - Cholesterin
KW  - Brewsterwinkel-Mikroskopie
KW  - GIXD
KW  - Oberflächenpotential
KW  - Isothermen
KW  - Linienspannung
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000050
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TY  - THES
A1  - Kukula, Hildegard
T1  - Lineare und verzweigte Blockcopolymere aus Polypeptiden und synthetischen Polymeren
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und den Eigenschaften von linearen und verzweigten amphiphilen Polypeptid-Blockcopolymeren. Die Frage nach dem Einfluss der Topologie und Konformation der Blockcopolymere auf die supramolekularen und kolloidalen Eigenschaften bildete einen wichtigen Aspekt bei den Untersuchungen. Die Blockcopolymere wurden nach einem mehrstufigen Reaktionsschema durch Kombination von anionischer und ringöffnender Polymerisation von Aminosäuren-N-Carboxyanhydriden (NCA) synthetisiert. Die Untersuchung der Polypeptid-Blockcopolymere hinsichtlich ihres Aggregationsverhaltens in fester Phase sowie in verdünnter wässriger Lösung erfolgte mittels Streumethoden (SAXS, WAXS, DLS) sowie abbildender Methoden (TEM). Durch Einsatz der Blockcopolymere als polymere Stabilisatoren in der Emulsionspolymerisation wurden Oberflächen funktionalisierte Latizes erhalten. Als Beispiel für eine pharmazeutische Anwendung wurden bioverträgliche Polypeptid-Blockcopolymere als Wirkstoff-Trägersysteme in der Krebstherapie eingesetzt.
N2  - This work describes the synthesis and characterization of linear and branched polypeptide block copolymers having amphiphilic character. The studies focused on the impact of the block copolymers' conformation and architecture on the supramolecular and colloidal properties. The polypeptide block copolymers were prepared in a multi-step process involving the anionic synthesis of (poly)amino-functional polymers (polystyrene and polybutadiene) which where used as macroinitiators for the ring-opening polymerization of N-carboxyanhydrides (NCA) of protected a-aminoacids. Supramolecular structures of the block copolymers in the solid state as well as in diluted aqueous solution were investigated using scattering (SAXS, WAXS, DLS) and microscopic (TEM) methods. Both linear and branched polypeptide block copolymers were used as polymeric stabilizers in the emulsion polymerization of styrene to yield polypeptide-decorated latexes. Biocompatible block copolymers were used as drug-delivery systems in lymphatic cancer therapy.
KW  - amphiphile Blockcopolymere
KW  - Polypeptide
KW  - N-Carboxyanhydrid
KW  - NCA
KW  - polymerer Stabilisator
KW  - Morphologie
KW  - Vesikel
KW  - amphiphilic block copolymer
KW  - polypeptide
KW  - N-carboxyanhydride
KW  - NCA
KW  - polymeric stabilizer
KW  - morphology
KW  - vesicles
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000040
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TY  - THES
A1  - Nothofer, Heinz-Georg
T1  - Flüssigkristalline Polyfluorene
N2  - Eine Reihe 9,9-dialkylsubstituierter Polyfluorene mit linearen und verzweigtkettigen Alkylsubstituenten und einem Molekulargewicht von bis zu 200000 g/mol wurde synthetisiert und charakterisiert. Darüber hinaus wurden einige dieser Polymere mit einer geeigneten 'Lochtransport'-Funktionalität (Triphenylamin-Derivate) ausgestattet, um die Ladungstransporteigenschaften und das Molekulargewicht dieser Substanzen zu kontrollieren. Die thermische Orientierung dieser neuen Polymere auf geriebenen Polyimid-Schichten führte zu hoch anisotropen Filmen mit großen dichroischen Verhältnissen (Absorption parallel und senkrecht zur Reibungsrichtung gemessen). Ferner wurde eine Gruppe chiraler Polyfluorene synthetisiert und hinsichtlich ihrer chiroptischen Eigenschaften untersucht. Der mit diesen chiralen, konjugierten Polymeren erreichte Grad der Anisotropie in Absorption (CD), circular polarisierter Photolumineszenz (CPPL) und Elektrolumineszenz (CPEL) überstieg die bis dahin bekannten Werte um einen Faktor von 200.
N2  - A series of 9,9-dialkyl-poly(fluorene-2,7-diyl)s containing linear and branched alkyl substituents with a molecular weight of up to 200000 g/mol has been synthesized and characterized. Moreover, some of the polymers were end capped with a suitable hole transport functionality, such as a triphenylamine derivative, to improve their charge transport properties and to control the molecular weight. The thermal alignment of these novel polymers on a rubbed polyimide layer led to highly anisotropic film formation with large dichroic ratios (absorption parallel and perpendicular to the rubbing direction). Additionally a set of chiral polyfluorenes has been synthesized and investigated with respect to their chiroptical properties. The degrees of anisotropy in absorption (CD), circular polarized photoluminescence (CPPL) and electroluminescence (CPEL) found with these chiral conjugated polymers exceeded the yet known values by a factor of 200.
KW  - Polyfluoren
KW  - konjugierte Polymere
KW  - Elektrolumineszenz
KW  - OLED
KW  - Circularpolarisation
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000039
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TY  - THES
A1  - Struszczyk, Marcin Henryk
T1  - Herstellung von Chitosan und einige Anwendungen
N2  - 1. Die Deacetylierung von crabshell – Chitosan führte gleichzeitig zu einem drastischen Abfall der mittleren viscosimetrischen Molmasse ( Mv), insbesondere wenn die Temperatur und die Konzentration an NaOH erhöht werden. Diese Parameter beeinflussten jedoch nicht den Grad der Deacetylierung (DD). Wichtig ist jedoch die Quelle des Ausgangsmaterials: Chitin aus Pandalus borealis ist ein guter Rohstoff für die Herstellung von Chitosan mit niedrigem DD und gleichzeitig hoher mittlerer Mv, während Krill-Chitin (Euphausia superba) ein gutes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Chitosan mit hohem DD und niedrigem Mv ist. Chitosan, das aus Insekten (Calliphora erythrocephala), unter milden Bedingungen (Temperatur: 100°C, NaOH-Konzentration: 40 %, Zeit: 1-2h ) hergestellt wurde, hatte die gleichen Eigenschaften hinsichtlich DD und Mv wie das aus Krill hergestellte Chitosan. Der Bedarf an Zeit, Energie und NaOH ist für die Herstellung von Insekten-Chitosan geringer als für crabshell-Chitosan vergleichbare Resultaten für DD und Mv.  2. Chitosan wurde durch den Schimmelpilz Aspergillus fumigatus zu Chitooligomeren fermentiert. Die Ausbeute beträgt 25%. Die Chitooligomere wurden mit Hilfe von HPLC und MALDI-TOF-Massenspektrmetrie identifiziert. Die Fermentationsmischung fördert die Immunität von Pflanzen gegen Bakterien und Virusinfektion. Die Zunahme der Immunität schwankt jedoch je nach System Pflanze-Pathogen. Die Fermentation von Chitosan durch Aspergillus fumigatus könnte eine schnelle und billige Methode zur Herstellung von Chitooligomeren mit guter Reinheit und Ausbeute sein. Eine partiell aufgereinigte Fermentationsmischung dieser Art könnte in der Landwirtschaft als Pathogeninhibitor genutzt werden. Durch kontrollierte Fermentation, die Chitooligomere in definierter Zusammensetzung (d.h. definierter Verteilung des Depolymerisationsgrades) liefert, könnte man zu Mischungen kommen, die für die jeweilige Anwendung eine optimale Bioaktivität besitzen.  3. Die aus Chitosan-Dispersionen hergestellten MCChB-Filme weisen bessere mechanische Eigenschaften (Bruchfestigkeit, Dehnung) und eine höhere Wasseraufnahmefähigkeit auf als Filme, die nach herkömmlichen Methoden aus sauerer Lösung hergestellt werden. Die Einführung von Proteinen ändert die mechanischen Eigenschaften der MCChB-Filme abhängig von der Art, der Proteine sowie des DD und der Mv des eingesetzte Chitosan. Die Zugabe von Protein beschleunigt den biologischen Abbau der MCChB-Filme. Aus den untersuchten MCChB-Filmen mit Proteinzusatz können leichte, reißfeste und dennoch elastische Materialen hergestellt werden.  4. Mit Hilfe von MCChB-Dispersion kann Papier modifiziert werden. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften verbessert und die Wasseraufnahme wird verringert. Die Zugabe von Proteinen verringert das Wasseraufnahmevermögen noch weiter. Ein geringes Wasseraufnahmevermögen ist der bedeutendste Faktor bei der Papierherstellung. Auch Papier, das mit einem MCChB-Protein-Komplexe modifiziert wurde, zeigt gute mechanische Eigenschaften.  5. Wird Chitosan durch unmittelbare Einführung von MCChB auf Cellulose-Fasern aufgebracht, so erhält man eine netzartige Struktur, während durch Ausfällung aufgebrachtes Chitosan eine dünne Schicht auf den Cellulose-Fasern bildet. Die netzartige Struktur erleichtert die Bioabbaubarkeit, während die Schichtstruktur diese erschwert.  6. Die guten mechanischen Eigenschaften, die geringe Wasseraufnahmefähigkeit und die mit Cellulose vergleichbare Bioabbaubarkeit von Papier, das mit MCChB modifiziert wurde, lassen MCChB für die Veredlung von Papier nützlich erscheinen.
N2  - 1. Deacetylation of the crustacean chitosan causes drastically decrease in the Mv with increasing reaction temperature and time as well as the concentration of sodium hydroxide. However, the DD are relatively less affected. Pandalus borealis is a good source for production of chitosan having high Mv and low DD, whereas chitosan of medium to low Mv can ideally be prepared using krill chitin. Insect chitosan is prepared under milder condition as compared with the crustacean chitosan, showed similar Mv and DD. Moreover, the consumption of time, energy and sodium hydroxide is much lower than for crustacean chitosan used.  The properties of chitin (type of source, crystallinity, DD, Mv, swelling properties, particle size) affect the deacetylated polymer parameters.  2. Fermentation of chitosan using fungus Aspergillus fumigatus resulted in a composition of oligosaccharides with controlled molecular weight and yield at least 25 wt%. The product of fermentation effectively inhibited the viral and/or bacterial infection of the plant. This method can be an excellent, inexpensive system for preparation of bioactive agent. The preliminary purified fermentation mixture due to its antiviral and antibacterial behaviour is capable to be used as a natural, plant protection agent. The controlled degradation of chitosan connected with the production of various oligosaccharides having specified molecular weight allows obtaining the product with optimum bioactivity for suitable applications.  3. The films formed form microcrystalline chitosan (MCChB) gel-like dispersion demonstrate the better mechanical properties and higher swelling behaviour than typical films prepared using acidic solution of chitosan. The introduction of proteins significantly changes the mechanical strength and swelling behaviour. Addition of proteins causes the increase in their biodecomposition. The blended films containing proteins could be the base for formation of the resistant materials showed excellent elongation at break.   4. The application of MCChB in a paper formation as a modificator of the fibre-water interactions allows producing the paper sheets indicating the high increase in the mechanical properties and significant decrease in swelling properties. The introduction of MCChB with proteins causes a slight decrease in paper mechanical strength, if determined at low relative humidity. However, the mechanical strength measured at high relative humidity differ less than for paper sheet containing only MCChB.  5. Direct introduction of MCChB to a paper pulp forms the "web-like" structure of cellulose fibres and MCChB.  The "web-like" structure of MCChB enables the faster biodecomposition of formed paper sheets. The precipitation of MCChB as wells as introduction of MCChB with proteins causes the "coat-like" structure. MCChB creates a thin layers coated the cellulose fibres lowering a biodecomposition rate.  6. The properties of paper sheets modified by MCChB such as: similar to cellulose biodegradation, excellent mechanical properties at rel. high humidity and the decrease in swelling properties as well as various possibilities to introduce MCChB allow to apple microcrystalline chitosan with or without proteins as the modificator of the fibre-water interactions in paper.
KW  - Chitosan / Präparative Chemie / Verpackungsmaterial / Mikrobielle Abbaubarkeit / Chitosan / Proteine
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000319
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TY  - THES
A1  - Schüler, Corinna
T1  - Mikro- und Nanokapseln aus Funktionspolymeren, Biopolymeren und Proteinen
N2  - In dieser Arbeit wird die Beschichtung von kolloidalen Templaten mit Hilfe der Layer-by-layer Technik beschrieben. Mit ihr ist es möglich, die Oberfläche der Template mit sehr dünnen und gut definierten Filmen zu versehen. Durch Auflösung der Template werden Kapseln hergestellt, die je nach Zusammensetzung der Beschichtung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
N2  - In this thesis the coating of colloid templates using the layer-by-layer technique is described. The surface of the templates is modified with thin, well defined films. After dissolving the templates, hollow capsules with different properties are obtained.
KW  - Layer-by-Layer
KW  - Polyelektrolyte
KW  - Kolloide
KW  - Koordinationspolymere
KW  - enzymatische Katalyse
KW  - GOD
KW  - POD
KW  - Kapseln
KW  - DNA
KW  - Biopolymere
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000102
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TY  - THES
A1  - Peytcheva, Anna
T1  - Kolloidales Calciumphosphat mit Polymeren Additiven : Struktur und Dynamik
N2  - Die Entstehung zeitlich veränderlicher kolloidaler Strukturen in wäßrigen Calciumphosphat-Dispersionen wurde abgebildet und einer Strukturanalyse unterzogen. Diese wurde durchgeführt unter Einsatz verschiedener bildgebenderund Streumethoden, deren Ergebnisse verglichen wurden. Ziel der Arbeit war es, aus biomineralisierenden Systemen bekannte Prozesse zu vereinfachen und im Experiment nachzustellen. Die gefundenen komplexen hierarchischen Strukturendes Calciumphosphates sind stark von Eigenschaften des Polymerzusatzes abhängig.
N2  - The formation of colloidal structures in a time-dependent fashion was followed and analysed for calcium phosphate systems in a watery evironment. A detailed structure analysis was achieved by applying avariety of scattering and imaging methods and comparing the obtained information. The aim of this work was to shed light on processes observed in biomineralizing living systems by simplifying andmimiking those systems in the experiment. A complex hierarchical structuring of calciumphosphate strongly influenced by the added polymer was found.
KW  - Biomineralisation; Bruschit; Statische Lichtstreuung; Röntgenkleinwinkelstreuung
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000297
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TY  - THES
A1  - Kasparova, Pavla
T1  - Doppelthydrophile Blockcopolymere als Mineralisationstemplate
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und den Eigenschaften von doppelthydrophilen Blockcopolymeren und ihrer Anwendung in einem biomimetischen Mineralisationsprozeß von Calciumcarbonat und Bariumsulfat. Doppelthydrophile Blockcopolymere bestehen aus einem hydrophilen Block, der nicht mit Mineralien wechselwirkt und einem zweiten Polyelektrolyt-Block, der stark mit Mineraloberflächen wechselwirkt. Diese Blockcopolymere wurden durch ringöffnende Polymerisation von N-carboxyanhydriden (NCA′s) und a-methoxy-ω-amino[poly(ethylene glycol)] PEG-NH2 als Initiator hergestellt. Die hergestellten Blockcopolymere wurden als effektive Wachstumsmodifikatoren für die Kristallisation von Calciumcarbonat und Bariumsulfat Mineralien eingesetzt. Die so erhaltenen Mineralpartikel (Kugeln, Hantel, eiförmige Partikel) wurden durch Lichtmikroskopie in Lösung, SEM und TEM charakterisiert. Röntgenweitwinkelstreuung (WAXS) wurde verwendet, um die Modifikation von Calciumcarbonat zu ermitteln und die Größe der Calciumcarbonat- und Bariumsulfat-Nanopartikel zu ermitteln.
N2  - This work describes the synthesis and characterization of double hydrophilic block copolymers and their use in a biomimetic mineralization process of Calcium Carbonate and Barium Sulfate. Double hydrophilic block copolymers consist of a hydrophilic block that does not interact with minerals and another hydrophilic polyelectrolyte block that strongly interacts with mineral surfaces. These polymers were synthesised via ring opening polymerisation of N-carboxyanhydride (NCA), and the first hydrophilic block a-methoxy-ω-amino[poly(ethylene glycol)] PEG-NH2 was used as an initiator. The prepared block copolymers were used as effective crystal growth modifiers to control the crystallization of Calcium Carbonate and Barium Sulfate minerals. The resulting mineral particles (spheres, dumbbells, egg-like particles) were characterised by light microscopy in solution, by SEM, and by TEM. X-Ray scattering measurements (WAXS) were used to prove the modification of Calcium Carbonate particles and to calculate the size of Calcium Carbonate and Barium Sulfate nanoparticles.
KW  - Blockcopolymere ; Polyaminosäuren ; Hydrophile Verbindungen ; Chemische Synthese ; Ringöffnungspolymerisation | Calciumcarbonat ; Biomineralisation
KW  - Doppelthydrophile Blockcopolymere
KW  - N-carboxyanhydrid
KW  - NCA
KW  - poly(L-Asparaginsäure)
KW  - poly(L-Glutaminsäure)
KW  - poly(L-Serin)
KW  - poly(O-phospho-L-Serin)
KW  - Ca
KW  - Double hydrophilic block copolymers
KW  - N-carboxyanhydride
KW  - NCA
KW  - poly(L-aspartic acid)
KW  - poly(L-glutamic acid)
KW  - poly(L-serine)
KW  - poly(O-phospho-L-serine)
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000483
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