ISBN 978-3-8439-0861-0

978-3-8439-0861-0, Reihe Physik

Martin Kraska
Mesostrukturen an der Flüssigkeit/Gas Grenzfläche

209 Seiten, Dissertation Technische Universität Darmstadt (2012), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der planaren Luftgrenzfläche von Flüssigkeiten, insbesondere von amphiphilen Systemen. Im Fokus stehen die Aggregation von Amphiphilen an der Luftgrenzfläche sowie der Einfluss der Grenzfläche auf die Strukturbildung.

Zunächst konzentriert sich die Arbeit auf einfache Lösemittel wie Wasser, Alkohole und Öle und der Frage nach dem strukturellen Übergang zwischen Flüssigkeit und Gas wird nachgegangen. Die Grenzfläche wird durch die Theorie thermisch angeregter Kapillarwellen beschrieben und der Unterschied zur intrinsischen Struktur diskutiert.

Die Aggregation von amphiphilen Block Copolymeren direkt an der Luftgrenzfläche wird mit Hilfe zweier Modellpolymere - hydrophil-hydrophobe Diblock Copolymere - untersucht. Im ersten Fall besitzt ein vornehmlich hydrophobes Diblock Copolymer einen kleinen hydrophilen Copartner und im zweiten Fall ein vornehmlich hydrophiles Diblock Copolymer einen kleinen hydrophoben Copartner. Durch die jeweiligen hydrophilen bzw. hydrophoben kleinen Anteile wird eine Verankerung an der Grenzfläche erzielt. Die Strukturbildung beider Fälle, insbesondere die Monolagenbildung, wird an der Grenzfläche in situ mit Röntgenreflektometrie beobachtet. Die Abhängigkeiten der strukturellen Größen von Oberflächenkonzentration und Molekulargewicht folgen Potenzabhängigkeiten, die mit zweidimensionalen Skalengesetzen beschrieben werden können. Hier hat die Grenzfläche einen entscheidenden Einfluss auf die Art der sich bildenden Struktur.

Eines der Modellpolymere, nämlich Poly(Vinylferrocen)-Poly(2-Vinylpyridin), in dessen Polymerkette lateral Eisenionen gebunden sind, gehört zur Klasse der Metallocen Diblock Copolymere. Es wird eine ausführliche Untersuchung des Aggregationsverhaltens in Lösung in Abhängigkeit von Molekulargewicht und Konzentration durchgeführt und verschiedene Morphologien gefunden. Diese werden diskutiert und schaffen die Grundlage für weiterführende Experimente.

Schließlich wird die Frage nach dem allgemeinen Einfluss der Flüssigkeit/ Luft Grenzfläche auf die Strukturbildung in der Nähe dieser anhand eines ternären amphiphilen Systems - einer Wasser/AOT/Decan Mikroemulsion in der Tröpfchenphase - diskutiert. Dabei wird die Aggregation im Volumen und an der Luftgrenzfläche in einem großen Mischungsbereich charakterisiert. Es zeigt sich, dass für dieses Modellsystem die Luftgrenzfläche keinen entscheidenden Einfluss auf die Strukturbildung hat.