AFM-basierte Desorption einzelner oberflachenadsorbierter Polyelektrolyte

Published: Feb. 6, 2007, 11 a.m.

b'Die Adh\\xe4sion von Polymeren an festen Oberfl\\xe4chen ist von gro\\xdfem wissenschaftlichen Interesse. Ebenso bedeutend ist die Polymerhaftung aber auch f\\xfcr eine Vielzahl industrieller Anwendungen. Bei Klebungen beispielsweise kommt der Adh\\xe4sion von Polymeren, die zwei Oberfl\\xe4chen \\xfcberbr\\xfccken, besonderes Interesse zu. Die au\\xdfergew\\xf6hnlichen Materialeigenschaften von Biomineralien und damit verbunden ihre Bedeutung f\\xfcr die Entwicklung zuk\\xfcnftiger Werkstoffe basieren auf der Wechselwirkung von Biopolymeren mit Mineraloberfl\\xe4chen. Eine gezielte Materialentwicklung mit vorhersagbaren Hafteigenschaften ist derzeit jedoch wegen des eingeschr\\xe4nkten Wissens \\xfcber die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen und Wechselwirkungen der Polymeradsorption noch nicht in zufriedenstellender Weise m\\xf6glich. AFM-basierte Kraftspektroskopie erm\\xf6glicht die Untersuchung von Konformationen und Wechselwirkungen von Makromolek\\xfclen sowie die hochpr\\xe4zise Bestimmung inter- und intramolekularer Kr\\xe4fte. Desorptionsmessungen an einzelnen oberfl\\xe4chenadsorbierten Polyelektrolytketten k\\xf6nnen dabei zu einem besseren Verst\\xe4ndnis der molekularen Wechselwirkungen beitragen. Sie erm\\xf6glichen die hochpr\\xe4zise Quantifizierung der Wechselwirkungskraft zwischen Polymer und Oberfl\\xe4che. Dar\\xfcber hinaus bietet eine gesteuerte Ver\\xe4nderung der experimentellen Bedingungen und damit der Desorptionskraft Einsichten in die unterschiedlichen Wechselwirkungen.\\n\\nIm Fall oberfl\\xe4chen\\xfcberbr\\xfcckender Polymere adsorbiert die Polymerkette auf zwei Oberfl\\xe4chen, die sozusagen in Konkurrenz zueinander stehen, so dass kompetitive Aspekte der Adh\\xe4sion eine wichtige Rolle spielen k\\xf6nnen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte mit AFM-Desorptionsmessungen erfolgreich veranschaulicht werden, dass die Adh\\xe4sionseigenschaften beider Oberfl\\xe4chen ber\\xfccksichtigt werden m\\xfcssen. Daraus ergibt sich zum Beispiel eine Abh\\xe4ngigkeit der L\\xe4nge des \\xfcberbr\\xfcckenden Polymersegments von der Dichte der Molek\\xfcle auf der Oberfl\\xe4che, da benachbarte Molek\\xfcle die Wechselwirkung des Polymers mit der Oberfl\\xe4che \\xf6rtlich einschr\\xe4nken k\\xf6nnen. Intra- und intermolekulare Wechselwirkungen k\\xf6nnen zudem zu einem konturl\\xe4ngenabh\\xe4ngigen Dissoziationsverhalten des Polymers f\\xfchren, das in Unterschieden der gemessenen Desorptionskraft resultiert.\\n\\nBei Biomineralien mangelt es an Wissen \\xfcber die Struktur der h\\xe4ufig sauren Makromolek\\xfcle und die komplexen Wechselwirkungen mit den Mineraloberfl\\xe4chen. An einem Modellsystem aus Polyglutamins\\xe4ure und Calcit konnte gezeigt werden, dass mit AFM-Desorptionsmessungen dieses molekulare Zusammenspiel von Wechselwirkungen auf der Basis von Wechselwirkungskr\\xe4ften sehr detailliert untersucht werden kann. Dies ist notwendig, da geringe Ver\\xe4nderungen auf der molekularen Skala gro\\xdfe Effekte auf der makroskopischen Skala hervorrufen k\\xf6nnen. Es stellte sich au\\xdferdem heraus, dass Hochenergiekristallfl\\xe4chen von Calcit in guten L\\xf6sungsmitteln ohne stabilisierende Polymeradditive nicht existieren k\\xf6nnen, sondern sich in die stabile Calcit (104)-Fl\\xe4che umwandeln.'