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Shape and size adaptive liquid-crystal microgels: a novel class of responsive colloids

Projektbeschreibung

Entwicklung von Flüssigkristall-Mikrogelen mit flexibler und programmierbarer Größe und Form

Die steigende Nachfrage nach reaktionsfähigen Werkstoffen treibt die Entwicklung verformbarer Mikro-/Nanoteilchen mit programmierbaren Transformationen voran. Das mit Unterstützung durch das Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmenprogramm unterstützte Projekt ShapeGels zielt auf die Entwicklung von Flüssigkristall-Mikrogelen (LCMGs) ab, einer neuen Klasse weicher kolloidaler Teilchen. Durch Nutzung der reizempfindlichen Eigenschaften von Mikrogelen und des anisotropen Verhaltens von Flüssigkristallen werden die LCMGs als Reaktion auf externe Reize programmierbare, anpassbare Form- und Größenübergänge aufweisen. Über das Projekt werden ein belastbarer rechnergestützter theoretischer Rahmen, Simulationstools und Modelle erstellt, um die Eigenschaften von LCMGs zu gestalten und zu demonstrieren und gleichzeitig ihr anpassbares kollektives Verhalten hinsichtlich Form, Größe und Wechselwirkung zwischen den Teilchen zu untersuchen. Damit werden die Grundlagen für ihre experimentelle Umsetzung geschaffen, die zukünftige Anwendungen multifunktionaler und rekonfigurierbarer Werkstoffe in der Photonik, Mikrofluidik, Biomedizin und Mikrorobotik ermöglichen.

Ziel

The growing demand for advanced soft and stimuli-responsive materials has generated interest in developing deformable micro- and nano-scale particles with programmable transformations. Colloidal microgels–cross-linked polymer networks that undergo reversible isotropic volume changes–stand out for their responsiveness to stimuli like temperature. However, despite innovations that have greatly extended their functionalities, architectures and shapes, their responses are typically limited to simple size changes. Expanding these capabilities to include complex, non-spherical deformations and anisotropic behaviours could significantly enhance their potential in applications such as photonics, microfluidics, biomedicine, and microrobotics.

To overcome these limitations, we propose developing Liquid-Crystal Microgels (LCMGs)–a novel class of soft colloidal particles combining the stimuli-responsive properties of microgels with the anisotropic behaviour of liquid crystals. By incorporating anisotropic mesogenic monomers, LCMGs will exhibit programmable, reversible shape and size transitions in response to external stimuli, providing enhanced design flexibility of their deformability and adaptive properties.

This research will employ a multi-scale modelling approach to understand how the interplay between the orientational order of liquid crystals and polymer connectivity and elasticity affects the physical properties and responsive behaviour of LCMGs. The goal is to develop a robust computational theoretical framework and simulation tools and models for predicting and designing the properties of LCMGs, and to explore the tailorable collective behaviour of these particles able to toggle between multiple shapes, sizes and inter-particle interactions. This will lay the basis for their experimental realisation and pave the way for multifunctional, reconfigurable materials with advanced applications, and ultimately stimulate new research in soft matter and biological physics.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
Netto-EU-Beitrag
€ 193 643,28
Adresse
PIAZZALE ALDO MORO 7
00185 Roma
Italien
Region
Centro (IT) Lazio Roma
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten