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Mesoskopisch strukturierte Verbundsysteme / SFB 448

Mesoscopically Organized Composites

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

In diesem Sonderforschungsbereich werden Strategien zur Herstellung und Charakterisierung von chemischen Materialverbunden entwickelt, die auf einer Längenskala von 1 bis 100 Nanometern strukturiert sind, also oberhalb der Größe einfacher Moleküle, doch weit unterhalb jener von klassischer Verbundmaterialien. Solche mesoskopisch strukturierten Verbundsysteme können neue Eigenschaften und Funktionen besitzen, welche direkt von der Größe der strukturellen Einheiten oder von der Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Kompartimenten bedingt werden. Das Fernziel des Sonderforschungsbereichs ist es, Funktionsmaterialien mit gezielt einstellbaren Eigenschaften herzustellen und für die Anwendung nutzbar zu machen. Die Bausteine der nanostrukturierten Materialverbunde werden durch stufenweise chemische Synthese (z.B. funktionalisierte Dendrimere oder Polyparaphenylene), durch Polymerisation (amphiphile Blockcopolymere oder Hybrid-Copolymere) und weitere Methoden gewonnen. Die Bausteine können unter Ausnutzung von Prinzipien der supramolekularen Chemie, der molekularen Selbstoranisation oder über elektrostatische Wechselwirkungen über mehrere Hierarchie-Ebenen zu den gewünschten mesoskopischen Materialverbunden zusammengefügt werden. Blockcopolymere werden als Template für die Mineralisation anorganischer Salze, Mizellen oder lyotropen Phasen als strukturdirigierende Elemente für die Herstellung mesoskopisch strukturierter Polymer/Keramik-Verbunde und mesoporöser Keramiken mit regelmäßig angeordneten Poren eingesetzt. Die so gewonnenen Verbundsysteme eröffnen neue Möglichkeiten zum Studium des physikalisch-chemischen Verhaltens von Stoffen oder Sondenmolekülen in räumlich stark eingeschränkten Geometrien. Hierzu werden moderne experimentelle Untersuchungsmethoden, aber auch theoretische Modellrechnungen und Methoden der Computer-Simulation eingesetzt.

This collaborative research centre explores new strategies for the synthesis and characterization of chemical composites which are structured on a length scale from 1 to 100 nanometers, i.e. well above the size of simple molecules but below the (macroscopic) sizes of classical composite materials. Such mesoscopically structured composite systems may exhibit novel properties and functions which result directly from the size of the compartments and/or the interactions between the individual structural units. The collaborative research centre aims at novel functional materials of this type with controlled properties for potential applications. The building units of the nano-composites are obtained by stepwise chemical synthesis (e.g., functionalized dendrimers or poly-paraphenylenes), by polymerization (amphiphilic and hybrid block copolymers, etc.), and by other methods. The building units are assembled in a hierarchical manner to the desired mesoscopic composites by applying the principles of supramolecular chemistry or making use of molecular self assembly or of electrostatic interactions between the partners. Block copolymers are also used as templates for the mineralization of inorganic salts and their micelles or lyotropic phases are used to direct the condensation of silica precursors to ordered polymer/ceramic nanocomposites and mesoporous ceramic materials. The novel mesoscopically structured composites can be used to study the physico-chemical behavior of substances or probe molecules in strongly confined geometries by means of modern experimental techniques as well as theoretical models and molecular simulation techniques.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Gerhard H. Findenegg
Iwan-N.-Stranski-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Technischen Universität Berlin
Straße des 17. Juni 112 · 10623 Berlin
Tel.: (030) 314-24171 · Fax.: (030) 314-26602
E-Mail: findenegg@chem.tu-berlin.de

Further Information: www.tu-berlin.de/~sfb448/