Ivana Franke

 

Schering Preis 2009

Dr. Matthias Karg

Institut für Chemie der Technischen Universität Berlin

"Multi-Responsive Hybrid Colloids Based On Microgels And Nanoparticles"

Dr. Matthias Karg erhält den Schering-Preis 2009 für seine Dissertation zum Thema „Multi-Responsive Hybrid Colloids Based on Microgels and Nanoparticles”, die er von 2006 bis 2009 in der Gruppe von Prof. Dr. Thomas Hellweg und Prof. Dr. Regine von Klitzing am Stranski-Laboratorium für physikalische und theoretische Chemie am Institut für Chemie der Technischen Universität Berlin anfertigte. Er stellte dabei vollkommen neuartige Hybridmaterialien auf der Basis von sogenannten „intelligenten“ Mikrogelen und Nanopartikeln her.

Die Arbeit widmet sich Copolymer-Mikrogelen sowie Hybrid-Mikrogelen mit verschiedenen Architekturen auf der Basis von N-isopropylacrylamid (NIPAM). Ziele waren hierbei die Präparation als auch die detaillierte Untersuchung dieser neuen, multi-funktionalen Systeme. Reine poly-NIPAM-Mikrogele mit verschiedenen Quervernetzergehalten wurden synthetisiert und deren responsives Verhalten mittels verschiedener Streumethoden charakterisiert. Während die Partikelgröße und deren temperaturabhängige Veränderung mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) untersucht wurden, kam die Methode der Kleinwinkel-Neutronenstreuung (KWNS) zum Einsatz, um den Kollaps der Mikrogele auf einer lokalen Längenskala zu studieren. KWNS liefert die Korrelationslänge ξ des Mikrogelnetzwerkes, welche ein Maß für die Netzwerkfluktuationen ist. Durch Einsatz von Neutronen-Spin-Echo Spektroskopie (NSE) war es außerdem möglich direkt die interne Dynamik des Netzwerks zu verfolgen.

Die Optimierung der Synthese von Kern-Schale-Mikrogelen mit anorganischen Nanopartikeln verschiedener Zusammensetzung war einer der Schwerpunkte dieser Arbeit. Um den Größeneffekt des Kernes auf den Einbau in die Mikrogelnetzwerke und schließlich auf das Quellverhalten der Hybride zu bestimmen, wurden Silica-Nanopartikel verschiedener Größen als Kerne verwendet. Kern-Schale- Partikel mit Plasmonresonanz wurden durch die Verwendung von Gold-Nanopartikeln erhalten, während für magnetische Eigenschaften Silica-Eisenoxid Komposit-Kerne zum Einsatz kamen. Diese Systeme wurden im Wesentlichen mit DLS und KWNS sowie hochauflösenden Mikroskopietechniken charakterisiert.

Der Einfluss der Ladungsdichte des Mikrogelnetzwerkes wurde an Copolymer-Mikrogelen aus NIPAM und Allylessigsäure als geladenes Comonomer untersucht. Diese Copolymere zeigen sowohl ein thermosensitives Verhalten, als auch eine erhöhte Sensitivität bezüglich der Ionenstärke und des pH-Wertes des Lösungsmittels, was mittels DLS verfolgt wurde. Hybrid-Mikrogele mit herausragenden optischen Eigenschaften wurden durch Abscheiden von positiv-geladenen Gold-Stäbchen auf der Oberfläche von Mikrogelpartikeln erzeugt. Der Bedeckungsgrad wurde über einen weiten Bereich variiert und die entsprechenden thermosensitiven optischen Eigenschaften mittels UV-vis Spektroskopie studiert. Die gefundenen Verschiebungen der Plasmon-Resonanz machen diesen Hybrid-Typen interessant für die Entwicklung neuer optischer Sensoren. Neben Temperatursensitivität ist es auch gelungen, pH induzierte optische Antworten zu generieren.

Schering-Preis 2009 und Bohlmann-Vorlesung 2010
29. Oktober 2010, 16 Uhr

Technische Universität Berlin
Hörsaal C 130 (altes Chemiegebäude)
Straße des 17. Juni 115
10623 Berlin

 

Matthias Karg

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