Neuartige Nanopartikel - Struktur und Dynamik
Polymer-Nanopartikel und Nanoverbundstoffe revolutionieren Produkte in zahlreichen Bereichen. Bisher hatten die meisten uniforme oder Kern-/Schale-Strukturen und Wissenschaftler charakterisierten in erster Linie ihre Gleichgewichtseigenschaften. Ein großes EU-Konsortium von Forschungsgruppen, Industriepartnern und kleinen und mittleren Unternehmen mit fachübergreifendem Know-how schafft neuartige hierarchische Nanoverbundstoffe und untersucht ihre Strukturdynamik mit EU-Unterstützung für das Projekt NANOS3. Der Schwerpunkt liegt auf weichen Nanopartikeln und der Schulung und Förderung von qualifizierten Forschungsprojektmanagern für einen nachhaltigen Beitrag in dem Bereich. Die ersten Forschungsziele umfassten die Entwicklung neuer Synthesewege für hierarchisch strukturierte responsive Nanopartikel aus synthetischen und natürlichen Polymeren. Wichtige Fortschritte wurden bereits in der ersten Berichtsperiode erreicht. Hierbei hervorzuheben sind vor allem die Synthese einer Reihe von Block-Copolymeren mit kontrollierten Eigenschaften als Bausteine und neuartige ansprechende Wirt-Gast-Polymere auf Basis von Dextran, einem natürliche Polymer aus Glucose. Ein Eintopfsyntheseverfahren zur Herstellung von Kern-/Schale-Mikrogel-Nanopartikeln wurde entwickelt. Die Wissenschaftler studieren derzeit die zeitliche Dynamik von Polymernanopartikeln, Polymersomen (Kapseln mit Schalen, die sowohl hydrophile als auch hydrophobe Bereiche haben) und Polyelektrolytkomplexen, die in der ersten Phase entwickelt wurden. Insbesondere haben die Forscher die Kinetik der Partikelbildung während des Mischens stark wechselwirkender Komponenten verfolgt. Sie lieferten Erkenntnisse zu strukturellen Veränderungen, Aggregation und Temperaturverhalten von Polyelektrolytkomplexen unter anderem mit ionischen und nichtionischen Tensiden und Block-Copolymeren. Zusätzlich zur Dynamik der Partikelbildung interessiert sich das Team für die Grenzflächendynamik, die für Struktur und Funktion der hierarchischen Polymernanokomposite ausschlaggebend ist. Mithilfe fortschrittlicher Techniken erlangten die Forscher ein besseres Verständnis von Reaktionskinetik, Schmiereigenschaften und Nicht-Gleichgewichtsmechanismen in unterschiedlichsten synthetischen und natürlichen Systemen. Alle Stipendiaten sind Doktoranden und profitierten von zwei wissenschaftlichen Ausbildungsstätten und zwei sich ergänzenden Schulungen während dieses Berichtszeitraums. NANOS3 verbessert die Expertise der EU zu den Nanowissenschaften weicher Materie, um die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie zu verbessern, Arbeitsplätze zu schaffen und eine Fülle von neuen Geräten und Komponenten für zahlreiche Branchen zu liefern.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, hierarchische Strukturen, dynamische Verhaltensweisen, Polymere, Nanowissenschaften zu weicher Materie
