Modellierung nanoskaliger Bürsten
Die angebundene Bürste ist ein neuartiges Nano-Material, das schnell an Interesse gewinnt. Es sieht aus wie eine Bürste, dessen Borsten Polymermoleküle sind, die an Oberflächen angebunden sind. Selbstorganisierte organische Moleküle oder Nanopartikel auf Substraten sind ein weiteres interessantes System von Molekülen die an Oberflächen angebracht sind. Die Selbstorganisation ist ein wichtiger Weg zur Synthese neuer multifunktionaler Materialien für eine Vielzahl von Bereichen. Mit einer Unterstützung durch die EU hat das Projekt "Statistical thermodynamics and computer simulations of complex molecules in bulk and at surfaces" (STCSCMBS)(öffnet in neuem Fenster) einen wesentlichen Beitrag zu diesem Bereich geleistet. Die Arbeiten führten zur Veröffentlichung von 20 wissenschaftliche Arbeiten. Zu diesem Zeitpunkt wurden weitere sieben eingereicht. Die Ergebnisse wurden auf mehr als 30 wissenschaftlichen Konferenzen und Workshops präsentiert. Unter den vielen Problemen, die angegangen wurden, waren die Wirkungen der angebundenen Bürsten auf die Struktur und die Eigenschaften von eingegrenzten Ein- und Mehrkomponenten-Flüssigkeiten. Diese Systeme gepfropfter Ketten werden für Oberflächenmodifikation verwendet, um Biokompatibilität, Umweltantwort und Nichtverschmutzungseigenschaften zu verleihen. Wissenschaftler untersuchten auch Systeme von kolloidalen Teilchen in einer flüssigen kristallinen Umgebung. Diese Klasse weicher Stoffe, sogenannte Flüssigkristall-Kolloide, ist heute praktisch allgegenwärtig. Sie spielt eine Rolle bei Baumaterialien, technischen Geräte und Haushaltsprodukten sowie in vielen industriellen Anwendungen. Schließlich bewältigte das Team das interessante Phänomen, das mit Janus-Partikel assoziiert ist, die, wie ihr Namenspatron, zwei Gesichter haben. In diesem Fall haben die sphärischen Nanopartikel eine hydrophobe und eine hydrophile Hemisphäre. Dank dieser Eigenschaft können sich Janus-Partikel in eine Vielzahl von Strukturen selbst organisieren, von Mizellen in molekularer Größe bis zu mesoskopischen Membranen, Schäumen und plättchenförmigen Phasen. Die Arbeit führte zu neuen Versionen der vielleicht wichtigsten quantenmechanischen Modellierungsmethode der letzten 30 Jahre, der Dichtefunktionaltheorie. Wissenschaftler entwickelten auch neue Methoden für das stochastische Simulationsverfahren der dissipativen Teilchendynamik, das zur Simulation von Teilchensystemen häufig verwendet wird. Diese wurden erfolgreich auf Studien von Flüssigkeit / angebundenen und Kolloid / Flüssigkristall-Systemen angewendet. Die Entwicklung neuartiger Materialien für neue Geräte muss auf Wissensbasis erfolgen, um die Eigenschaften auf die gewünschten Funktionen maßzuschneidern. Das STCSCMBS-Projekt hat bahnbrechende neue Modelle geliefert, um mit einigen der wichtigsten fortschrittlichen Materialien der letzten Jahren umzugehen.
Schlüsselbegriffe
Nanoskalig, angebundene Bürsten, multifunktionale Werkstoffe, statistische Thermodynamik, komplexe Moleküle
