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"Smart Surfaces" und Auszeichnung durch die Hermann-Schnell-Stiftung

05.08.2005


Mit dem Förderpreis der Dr. Hermann-Schnell-Stiftung wird anlässlich der Jahrestagung der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) am 12. September in Düsseldorf der Chemiker Dr. habil. Helmut Schlaad vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam-Golm ausgezeichnet. Der 38jährige gebürtige Kreuznacher erhält ein Stipendium in Höhe von 6.000 Euro für seine Arbeiten zur kontrollierten Synthese von Blockcopolymeren mit einem Peptidblock und der Analyse der speziellen Selbstorganisation dieser Makromoleküle. Weitere interessante Forschungsarbeiten zu Polymeren werden auf der Tagung in einem Symposium über "Smart Surfaces" vorgestellt.



Blockcopolymere sind Makromoleküle, die blockweise aus zwei oder mehreren Komponenten (Monomersorten) aufgebaut sind. Die Peptidblöcke bestehen aus Aminosäuren, die "synthetischen" Segmente beispielsweise aus Polystyrol oder Polybutadien. Diese Blockcoploymere bilden durch Selbstorganisation interessante Stukturen aus, sogenannte Mesostrukturen, und sie zeigen Amphiphilie, d.h. sie sind gleichermaßen wasserlöslich (hydrophil) wie fettlöslich (lipophil). Abhängig von ihrer chemischen Zusammensetzung bilden sie verschieden strukturierte und verschieden große kugelförmige Mizellen und Vesikel in Lösung aus; es bilden sich Kolloide. Schlaad kann diese Strukturen gezielt herstellen und genau charakterisieren. Seine Forschung hat große Bedeutung vor dem Hintergrund, dass sich die komplexesten Kolloide in der belebten Natur finden. Jede Zelle enthält eine große Zahl von Makromolekülen, die aus hydrophilen und hydrophoben Monomeren aufgebaut sind. Es gilt, die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten aufzuklären, die der Strukturbildung und Selbstorganisation dieser Systeme zugrunde liegen.

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Die Auszeichnung Schlaads erfolgt in einem gemeinsamen Symposium der GDCh-Fachgruppen "Makromolekulare Chemie" und "Anstrichstoffe und Pigmente" zu "Smart Surfaces: Polymere in funktionalen Oberflächen". Auf diesem Symposium stellt Dr. Lars Dähne von der Capsulution Nanoscience AG, Berlin, die 2001 aus dem Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung ausgegründet wurde, die Herstellung und Anwendungen funktionalisierter Mikrokapseln aus geladenen Polymeren (Polyelektrolyten) vor. Die semipermeablen (halbdurchlässigen) Mikrokapseln entstehen, indem man Schichten entgegengesetzt geladener Polymerer auf kolloidale Teilchen aufbringt, die man anschließend auflöst. Die Mikrokapseln haben eine Größe von 0,1 bis 10 Mikrometern, sie können mit unterschiedlichen Stoffen befüllt, mit fluoreszenten, katalytischen, magnetischen, photo- und bioaktiven Funktionen versehen und in ihrer Durchlässigkeit variiert werden. Mit ihren speziellen Eigenschaften eignen sie sich für Anwendungen in der Pharmazie, z.B. um den Wirkstoff zum Wirkort zu transportieren, bei Nahrungsmitteln, in Papieren oder Lacken.

Die Entwicklung von verbesserten Lacken ist mit der Polymerforschung eng verknüpft. Professor Dr. Claus D. Eisenbach von der Universität Stuttgart und vom Forschungsinstitut für Pigmente und Lacke, Stuttgart, stellt in Düsseldorf Polymer/Lösungsmittel-Systeme vor, mit denen beim Aufbringen eines Lackes nanoskopisch strukturierte Oberflächen entstehen können. Generell gelingt die kontrollierte Abscheidung von Polymerschichten auf ausgedehnten flachen wie auch auf kleinsten sphärischen Teilchen. So lassen sich auch die Oberflächen von Pigmenten vorteilhaft für die Lackeigenschaften modifizieren.

Die Haftung von organischen Beschichtungen auf Metallen ist für den Korrosionsschutz von größter Bedeutung. Man muss in die molekularen Dimensionen vordringen, um hier zu Verbesserungen, auch hinsichtlich Umweltschutz und Kosten, zu gelangen, wie Professor Dr. Hans-Jürgen Adler von der Technischen Universität Dresden in Düsseldorf aufzeigt. Die neuen Haftschichten, z.B. auf Aluminiumfelgen, sind nur wenige Nanometer dünn. Es gelang auch, leitfähige Polymerschichten fest mit Silicium-, Titan- oder Aluminiumoberflächen zu verbinden.

"Kleine Menge, große Wirkung", das trifft auf das moderne Oberflächen-und Grenzflächendesign zu, wie Dr. Ralf Richter vom Projecthouse Functional Polymers der Degussa AG, Hanau, zu berichten weiß. Auf Basis nanoskaliger Stoffe lassen sich Oberflächenmaterialien aufwerten, z.B. durch kratzfeste Beschichtungen, Antistatik-Ausrüstungen, Antireflex-Schichten oder selbstreinigende Oberflächen. Bei der Herstellung gilt es, die Agglomeration der nanoskaligen Partikel durch Stabilisierung in der Dispersion zu verhindern.

Mit nicht minder interessanten Schichten befasst sich Professor Dr. Hans-Werner Schmidt von der Universität Bayreuth. Die Flüssigkristall-Displays benötigen sogenannte Orientierungsschichten. Hierfür kommen z.B. steifkettige Polyimide in Frage. Auch bei der Entwicklung von Diagnose-Systemen für den Humanbereich spielen high performance Beschichtungen eine große Rolle, beispielsweise bei Biosensoren für die Blutzuckermessung oder bei Verfahren aus der Gendiagnose. Dr. Karl Heinz Hildenbrand von der Bayer Materialscience AG, Krefeld, zeigt in Düsseldorf auf, wie die Oberflächen hier beschaffen sein müssen. Beispiele wären biokompatible Schmelzkleberschichten oder ultradünne Polymerfilme zur Immobilisierung von kurzen DNA-Stücken.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) gehört mit rund 27.000 Mitgliedern zu den größten chemiewissenschaftlichen Gesellschaften weltweit. Sie hat sich als treuhänderischer Träger einer Reihe von Stiftungen etabliert. Unter dem Dach der GDCh verfolgen diese Stiftungen typischerweise die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie die Auszeichnung wissenschaftlicher Exzellenz durch die Vergabe von Preisen und Stipendien. Die Dr. Hermann-Schnell-Stiftung erinnert an einen Pionier der technischen Kunststoffe, der das Polycarbonat entdeckte, aus dem beispielsweise die CDs bestehen. Schnell (1916 - 1999) trat nach seinem Studium 1946 in die Bayer AG und war dort, zuletzt als Leiter der Zentralen Forschung, bis zu seiner Pensionierung tätig. Die Stiftung wurde 1997 eingerichtet.

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de

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