Theorie und numerische Modellierung der Selbstorganisation linear-dendritischer Makromoleküle zu kolloidalen Nanostrukturen: Einfluss von Dispersität in Topologie und Molekularer Masse

• Antragstellerin: Professorin Dr. Friederike Schmid
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446008821

In dem Projekt soll der Einfluss von intrinsischer molekularer Unordnung auf die Struktur und Eigenschaften selbst-assemblierter kolloidaler Nanostrukturen, die aus Block Copolymeren bestehen, untersucht werden. Solche Strukturen haben großes Potential in (bio)nanotechnologischen Anwendungen und in der Medizin, zum Beispiel als nanoskalige Vehikel zum Transport pharmakologischer Substanzen oder genetischer Materialien, da ihre Größe, Beladung, und Entladungscharakteristika durch die Wahl der konstituierenden Copolymere gesteuert werden kann. Von besonderem Interesse sind dendritisch verzweigte Copolymere wegen der hohen Anzahl funktionalisierbarer Endgruppen. Damit können verschiedene funktionale Gruppen auf demselben Molekül verankert werden und damit molekulare Erkennungsmechanismen mit pharmakologischen Substanzen effizient kombiniert werden.In der Vergangenheit wurden zur Beschreibung (co)polymerischer Selbst-assemblierung meist Theorien für perfekt monodisperse lineare Block Copolymere herangezogen. Zur industriellen Fertigung neuer Medikamente müssen jedoch robuste Synthese-Protokolle definiert werden, bei denen die resultierenden Polymere fast unweigerlich polydispers sind und (im Fall verzweigter Copolymere) topologische Unordnung aufweisen. Bisherige Arbeiten der PIs haben gezeigt, dass dies nicht unbedingt ein Nachteil ist: Ein gewisser Grad molekularer Unordnung kann selbst-assemblierte Strukturen sogar stabilisieren und ihre Eigenschaften verbessern.Ziel des Projektes ist es, unser theoretisches Wissen über die traditionellen idealisierten Systeme hinaus zu erweitern und den kombinierten Effekt von Kettenlängendispersität und topologischer Diversität der Block-Copolymere auf ihre Selbst-Assemblierung zu untersuchen. Insbesondere soll eruiert werden, inwiefern solche molekulare Unordnung positiv dazu genutzt werden kann, die Struktur und Eigenschaften der Nano-Aggregate zu manipulieren und zu optimieren. Zu diesem Zweck sollen exakt lösbare analytische thermodynamische Ansätze mit numerischen Simulationen kombiniert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Oleg Borisov