Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Smarte Polymere: Einfachheit bei komplexen Eigenschaften

15.09.2014

Physiker des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz enthüllen den mikroskopischen Mechanismus, der hinter der rätselhaften Löslichkeitslücke von Polymeren in Mischungen von guten Lösungsmitteln steckt.

MPI-P Wissenschaftler, Prof. Dr. Kurt Kremer und Dr. Debashish Mukherji, zusammen mit ihrem Kollegen Prof. Dr. Carlos Marques vom französischen Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), entwickeln ein neues theoretisches Konzept, um die Löslichkeit von stimuli-responsiven Polymeren in Lösungsmittelgemischen zu verstehen.


Polymer collapse dynamics

© D. Mukherji


Stimuli responsive polymers show an interesting coil-globule-coil transition in mixed solvents

© Nature Communications

Mit einer Kombination aus "generischer" molekularer Simulation und analytischer Theorie lösen sie eine langjährige Frage: welcher mikroskopische Mechanismus steckt hinter dem Kollaps von Polymeren in Gemischen aus guten Lösungsmitteln? Ihre Ergebnisse werden in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht.

Stimuli-responsive Polymere, d.h. Makromoleküle, die auf externe Einflüsse wie Temperatur oder Art des Lösungsmittels reagieren, können sowohl von Chemikern künstlich hergestellt werden als auch, wie im Fall von Peptiden, natürlichen Ursprungs sein. Sie werden im Englischen als Smart Polymers bezeichnet, sind eine spezielle Klasse von polymeren Materialien, die eine große Bandbreite an unvorhersehbaren Eigenschaften aufweisen, wenn sie in Lösungsmittelgemischen gelöst werden.

Während z.B. Wasser und Alkohol sehr gut mischbar sind und, einzeln genommen, sich als gute Lösungsmittel für solche Smarte Polymere erweisen, fallen dieselben Polymere in Wasser-Alkohol-Mischungen aus der Lösung aus. Dieses faszinierende und auf den ersten Blick unerwartete Verhalten wird im Englischen als Co-non-solvency bezeichnet.

Bis heute wurde keine allgemein gültige Erklärung gefunden. Anhand der Kombination von Molekulardynamiksimulationen und analytischer Theorie zeigen die Wissenschaftler, dass diese Eigenschaft ein generisches Phänomen, d. h. unabhängig von chemischen Details, ist. Entscheidend ist nur, dass die Polymerbausteine die Moleküle eines der beiden Lösungsmittel als lokale Umgebung bevorzugen.

Da in den Simulationen die Polymerstruktur keine Rolle spielt, sondern nur allgemeine Affinitäten zwischen Lösungsmittelmolekülen und Polymerketten berücksichtigt sind, sollte das entwickelte Konzept für viele Gemische allgemeingültig sein.

Einer der interessantesten Ergebnisse dieser Arbeit ist, dass der Kollaps eines Polymers selbst dann stattfindet, wenn die Lösungsmittelqualität durch die Zugabe des besseren Co-Lösungsmittels verbessert wird. Die Polymerkonformation erweist sich als unabhängig von der Lösungsmittelqualität.

"Diese Entkopplung von Lösungsmittelqualität und Polymerkonformation ist unerwartet und neu. Sie eröffnet interessante Perspektiven sowohl für die Verarbeitung von Polymeren in Lösung als auch für medizinische Anwendungen wie die Arzneimittelverkapselung", erklärt Prof. Kremer, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung.

Weitere Informationen:

http://www.mpip-mainz.mpg.de/4048903/Smarte-Polymere Pressemiteilung und Originalpublikation
http://www.mpip-mainz.mpg.de/polymer_theory - Information über die Forschung von Prof. Kremer
http://www.mpip-mainz.mpg.de - das Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Natacha Bouvier | Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife
02.12.2016 | Universität Potsdam

nachricht Quantenreibung: Jenseits der Näherung des lokalen Gleichgewichts
01.12.2016 | Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie