Forschungsprofil

Im Zentrum der Arbeiten unseres Arbeitskreises steht generell die Untersuchung kolloidaler Systeme, speziell in Hinsicht auf die Korrelationen zwischen mikroskopischer Struktur und Dynamik und den makroskopischen Eigenschaften. Zielsetzung ist dabei das Verständnis der Eigenschaften dieser komplexen, mesoskopisch strukturierten Systeme auf der Grundlage ihrer molekularen Zusammensetzung. Die untersuchten Systeme basieren im Regelfall auf:

- Tensiden

- amphiphile Copolymeren, wasserlöslichen Polymeren, Polyelektrolyten

- Biomakromolekülen (Proteine, DNA, Lipopeptide, etc.)

- Nanopartikeln (organisch, anorganisch, Schichtsilikaten, etc.)

- mesoporöse Silikaten / Titanaten (erhalten durch tensidbasierte Templatsynthesen)

Interessant sind dabei speziell Systeme, die auf äußere Einflüsse, wie Temperatur, pH, Ionenstärke, Licht, mechanische Beanspruchung reagieren und dabei ihre Eigenschaften adaptieren (responsive Systeme). Die Funktionalität kolloidaler Systeme lässt sich weiter steigern durch die Kombination unterschiedlich kolloidaler Komponenten, die dann ihre jeweiligen spezifischen Eigenschaften einbringen. Ein wichtiger Aspekt hierbei sind dabei die zunehmende Verwendung von Ausgangskomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen sowie den Aufbau nachhaltig fungierender Systeme. Solche Hybridsysteme können dann interessant sein für Anwendungen in den Bereichen „drug delivery“, Sensorik, „smart materials“, Katalyse, etc. Aber auch Fragen der generellen Stabilität und Struktur kolloidaler Systeme sowie zur Solubilisation in amphiphilen Systeme werden intensiv bearbeitet.

Als experimentelle Techniken zur Untersuchung dieser Systeme werden bei uns eingesetzt (siehe Apparative Ausstattung für weiterführende Informationen):

- Statische und Dynamische Lichtstreuung (SLS, DLS, Laserlichtbeugung)

- Neutronen- und Röntgen-Kleinwinkelstreuung (SAXS, SANS)

- stopped-flow Methode (mit Trübungs-, Leitfähigkeits-, Fluoreszenz- und DLS Detektion)

- konfokale Mikroskopie und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS)

- UV-vis, IR, NMR- und Fluoreszenz-Spektroskopie

- Ober- und Grenzflächenspannung

- Rheologie

- Kalorimetrie (DSC (Differenzialkalorimetrie), ITC (Titrationskalorimetrie)

- AFM und Elektronenmikroskopie

Einen generellen Überblick über die Forschungsaktivitäten liefert auch ein älterer Übersichtsartikel: M. Gradzielski et. al.. Investigations in the Stranski-Laboratorium of the TU Berlin – Physical Chemistry of Colloidal Systems – Going Towards Complexity and Functionality. Tensid Surfactants Detergents 49, 256-265 (2012)

Einige Beispiele für die Ergebnisse unserer Forschungsarbeiten sind: