Polymere Präzisionsschichten

Polymere Bürsten mit variierender Pfropfdichte

Polymere Präzisionsschichten

Polymere Präzisionsschichten sind vielversprechende Systeme, welche in wissenschaftlichen und industriellen Bereichen Anwendbarkeit finden. Dabei wird ein Polymer mit einer Schichtdicke im Bereich von Nanometern bis wenige Mikrometer auf ein Substrat aufgetragen, um dieses mit neuen Funktionen auszustatten. Die Art des Polymers entscheidet dabei über die spätere Funktionalität der Oberfläche, wie hydrophobe Oberflächen, selektive Bindungspartner für Proteine, responsive (smarte) Oberflächen usw. Eine Besonderheit bei diesen Präzisionsschickten stellen Polymerbürsten da. Diese bestehen aus Polymerketten, welche mit einem Ende kovalent an die Oberfläche gepfropft werden. Bei hoher Pfropfdichte (Polymerketten pro Fläche) stoßen sich die Ketten gegenseitig ab und richten sich senkrecht von der Oberfläche auf. Es entsteht eine Struktur ähnlich einer Haarbürste.

Polymer Bürsten mit verschiedenen Strukturen

Durch Variation und Kombination verschiedener Polymere sind eine Reihe von Polymerbürstensystemen denkbar, beispielsweise binäre Polymerbürsten, Copolymere, Block-Copolymere, quervernetzte Strukturen usw. Des Weiteren ist es möglich Gradienten entlang einer Achse auf der Oberfläche zu erzeugen, wobei die Pfropfdichte und/oder die Länge der Polymerbürsten variieren. Wir versuchen diesen Systemen auf den Grund zu gehen und untersuchen dabei Phänomene wie Rauheitskorrelation, Übergang von Pilz- zu Bürstenstruktur und Wachstumsverhalten von Polymerbürsten. Ein besseres Verständnis über Polymerbürsten auf Oberflächen hilft uns dabei die Eigenschaften von Oberflächen präzise einzustellen.

Photo ATRP zur Synthese von Bürsten

Ein weiterer Aspekt unserer Forschung ist die Synthese von Polymerbürsten mittels lichtinduzierter Polymerisation. Gerade auf Oberflächen bieten lichtgesteuerte Reaktionen Vorteile gegenüber chemisch katalysierten Reaktionen, da diese eine leichte Reaktionskontrolle ermöglichen. Darüber hinaus können mit Hilfe von Filtern und Blenden Muster auf Oberflächen erzeugt werden, da die Reaktion nur dort stattfindet, wo das Licht auf die Oberfläche scheint.