ISBN 978-3-8439-3385-8

978-3-8439-3385-8, Reihe Mikrosystemtechnik

Philip Kotrade
Untersuchungen von α-substituierten α-Diazoestern für die Vernetzung von Polymeren durch C,H-Insertion

226 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2017), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die Wechselwirkung eines Materials mit der Umgebung wird durch die Eigenschaften seiner Oberfläche bestimmt. Durch die Beschichtung mit dünnen Polymerfilmen lassen sich diese Eigenschaften gezielt modifizieren. Hierbei ist es wichtig, dass die Beschichtung stabil auf der Oberfläche anhaftet und so das System langlebig wird. Um dies zu erreichen, eignen sich oberflächengebundene polymere Netzwerke. In Folge der kovalenten Anbindung der Polymere an der Oberfläche wird die mechanische und chemische Stabilität der Beschichtung erhöht. Weiterhin lassen sich in solchen Netzwerken mit einfachen Methoden funktionelle Gruppen, Nanopartikel oder Biomoleküle immobilisieren, die ebenfalls die Eigenschaften der Oberfläche beeinflussen. Die Verwendung von Verbindungen, die nach der Polymerisation im Glaszustand des dünnen Films eine Vernetzungsreaktion eingehen können, hat sich hierbei als vielversprechende Methode etabliert. Dies kann beispielsweise durch die Generierung eines reaktiven Intermediats (z.B. Ketyl-Radikale, Nitrene, Carbene) aus einem Vernetzermolekül geschehen.

In dieser Arbeit wird der Einfluss der molekularen Struktur von Vernetzern, die Carbene generieren, auf ihr Vernetzungsverhalten untersucht. Durch die Variation der chemischen Umgebung der Diazofunktion von α-Diazoestern, sollen Eigenschaften wie die Zersetzungstemperatur oder das Absorptionsverhalten der Verbindung modifiziert werden.

Die untersuchten Verbindungen zeigen das rasche Ausbilden eines oberflächengebundenen polymeren Netzwerkes. Im Vergleich zu literaturbekannten Vernetzern sind die hier vorgestellten Verbindungen durch eine einfachere Synthese und besseres Vernetzungsverhalten gekennzeichnet. Insbesondere Diazomalonate zeichnen sich durch strukturelle Vielfalt, bei gleichbleibend guten Vernetzungseigenschaften aus. Durch den in dieser Arbeit entwickelten Vernetzer können Polymerfilme auf vielen verschiedenen polymeren Oberflächen immobilisiert werden. Es lassen sich zudem verschiedene polymere Multilagensysteme mit genau eingestellten Schichtdicken herstellen.

Auch die Verwendung von Diazomalonaten als Vernetzer in Polymeren für biomedizinische Anwendungen wird untersucht. Neben der Quellbarkeit des Polymernetzwerks in Wasser und der Untersuchung des proteinabweisenden Verhaltens werden Biomoleküle in einer solchen Polymermatrix immobilisiert und ihre Verfügbarkeit für DNA-Hybridisierungsexperimente oder auch Immunoassays bestimmt.