Prof. Dr. D. Richter
Strukturelle und dynamische Eigenschaften von Polymersystemen
Prof. Richter ist dem Institut für Physikalische Chemie assoziiert. Er ist Direktor des Instituts
Neutronenstreuung am Institut für Festkörperforschung im Forschungszentrum Jülich.
Polymere
Es werden strukturelle
und dynamische Eigenschaften von Polymersystemen untersucht - mit Hinblick eine besseres mikroskopisches
Verständnis. Die untersuchten Projekte sind stark untereinander korreliert. Sie beinhalten
- die Selbstorganisation von Blockcopolymeren in Mizellen
- die Struktur und Dynamik von Sternpolymere in Lösung
- das Röhrenmodel und die Deformation in Netzwerken und eingefrorenen ungeordneten Schmelzen
aus Polymeren mit sekundärer Architektur
- die ungestörte Kettendimensionen von willkürlich-verzweigten Systemen
- die rheologischen Eigenschaften von Schmelzen
Synthese
Zielsetzung ist
die Synthese von möglichst definierten Modell-polymeren. Dies geschieht in erster Linie mit Hilfe der
anionischen Polymerisation. Diese Technik erlaubt es, verschiedenartige Homo- und Blockcopolymere mit
gewünschtem Eigenschaftsprofil herzustellen. Mit speziellen Techniken werden verzweigte Polymere
wie Stern- oder Kammpolymere synthetisiert. Ein eigenes Analytiklabor dient der genauen Charakterisierung
der Materialien.
Mikroemulsionen
Mikroemulsionen
sind Mischungen von Wasser mit einem Öl und einer oberflächenaktiven (amphiphilen) Substanz,
die den Kontakt zwischen Wasser und Öl vermittelt und sich in der Grenzschicht befindet. Die
Bezeichnung Mikroemulsion bedeutet, dass die Mischung im thermodynamischen Gleichgewicht ist. In der
Regel sind die Dimensionen der Strukturen (Tröpfchen, bikontinuierliche, schwammartige Strukturen
oder lamellare Stapel und andere) in der Grössenordnung 10 nm. Durch Zugabe von polymeren
Makrotensiden ändern sich die Emulsifikationseigenschaften beträchtlich. Es werden Strukturen
mit Neutronenkleinwinkelstreuung und dynamische Eigenschaften mittels Neutronenspinechospektroskopie
untersucht.
Gläser
Trotz der langen Geschichte der
Glasforschung ist die molekulare Natur des Glasübergangs und der damit zusammenhängenden
Relaxationsprozesse noch nicht gut verstanden. Inelastische und quasi-elastische Neutronenstreuung werden
benutzt, um diese Dynamiken auf mikroskopischer Größenordnung zu studieren, insbesondere
- Tunnelzustände bei niedrigen Temperaturen
- Niederfrequente Vibrationsmoden ("Boson-Peak")
- alpha- und ß-Relaxation und ihr gegenseitiger Einfluss
- Sekundäre Relaxationen von Polymerseitengruppen
Die untersuchten Materialien sind Polymere, aber auch Netzwerkgläser (z.B. SiO2) und
niedermolekulare Glasbildner (z.B. Salol).
Neuere Studien sind auf den Einfluss der Mikrostruktur von Polymeren, Konzentration von Weichmachern und
Beschränkung der Systemgröße auf nanoskopische Dimensionen gerichtet.
Molekülaggregate
Es
wird versucht, die Dynamik (Gitterschwingungen, interne Moden und Rotationstunneln) einfacher
Molekülkristalle aufgrund molekularer Eigenschaften zu beschreiben. Zu den Systemen zählen:
reine Kohlenwasserstoffe, isomere Xylolen und Metallhalide.
Das Rotationstunneln von Methylgruppen wird phänomenologisch als Sonde von Potentialen und
Potentialflächen benutzt. Es ist höchst empfindlich auf schwache Unordnung. Metallorganische
Systeme mit elektronischen Eigenschaften von katalytischer und fundamentaler Bedeutung wie
Trimethylverbindungen der Elemente der III. Hauptgruppe werden untersucht. Zunehmendes Interesse
fokussiert sich auf die Adsorption in Käfigen von Einschlußverbindungen. Hier werden die
Untersuchungen von natürlichen Gashydraten hin zu synthetischen Wasserklathraten der Metallhalide
erweitert.
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Doktoranden:
Veröffentlichungen 2005:
Veröffentlichungen 2004:
Veröffentlichungen 2003:
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