Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Mikrochips und Sensoren in der Kleidung oder Solarzellen auf dem Zeltdach – die Polymerelektronik ermöglicht solche technischen Anwendungen. Geeignete leitfähige Polymere dafür suchen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, und nicht nur das: Sie untersuchen Polymere in all ihren Facetten – ihre Herstellung, ihre physikalischen Eigenschaften und ihre Anwendungen. Denn Polymere werden als Werkstoff immer wichtiger, nicht nur für flexible, preiswerte Elektronik, sondern zum Beispiel auch, um als winzige Bläschen Medikamente aufzunehmen und gezielt zu einem Krankheitsherd zu transportieren. Die Mainzer Forscher entwickeln zudem neue Verfahren, Polymere spektroskopisch zu untersuchen oder ihr Verhalten am Computer zu simulieren. Dabei widmen sie sich auch der weichen Materie, die so wie Gummibärchen Eigenschaften von Festkörpern und Flüssigkeiten vereint. 

Kontakt

Ackermannweg 10
55128 Mainz
Telefon: +49 6131 379-0
Fax: +49 6131 379-100

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
Max Planck Graduate School (MPGS) at MPI for Chemistry

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Abteilung Molekulare Elektronik mehr
Abteilung Molekulare Spektroskopie mehr
Abteilung Physikalische Chemie der Polymere mehr
Abteilung Synthese von Makromolekülen mehr
Plastik – nicht nur Müll
Kunststoffe sammeln sich in immer größeren Mengen in den Ozeanen an, doch wegen ihrer Vorzüge sind sie schwer zu ersetzen mehr
Die Effekte bakterieller Eiskeime

Die Effekte bakterieller Eiskeime

Forschungsmeldung 22. April 2016
Bakterien fördern die Bildung von Eiskristallen, indem sie die Ordnung und Dynamik von Wassermolekülen an ihrer Oberfläche verändern mehr
Ladungsstau in der Solarzelle

Ladungsstau in der Solarzelle

Forschungsmeldung 24. September 2014
Erkenntnisse zum Ladungstransport geben Hinweise, wie sich neuartige Perowskit-Solarzellen weiter verbessern lassen mehr
Fließendes Wasser energetisiert Mineralien

Fließendes Wasser energetisiert Mineralien

Forschungsmeldung 5. Juni 2014

Die elektrische Ladung mineralischer Oberflächen verändert sich in fließendem Wasser – die Erkenntnis ist auch für das Verständnis geologischer Prozesse relevant

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Elektronik vom Blatt
Dünner kann ein Material nicht sein. Gerade mal aus einer einzigen Lage Kohlenstoffatome besteht Graphen. Materialwissenschaftler interessieren sich aber nicht nur deshalb für den Stoff, sondern vor allem wegen seiner außergewöhnlichen Eigenschaften. mehr
Chips vom Blatt
Auf kaum einem Stoff ruhen so große Hoffnungen für die Elektronik der Zukunft wie auf Graphen. Wissenschaftler um Klaus Müllen, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, und um Jurgen Smet, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, arbeiten daran, dass sich diese Erwartungen erfüllen. mehr
Rechnen mit Kohlenstoff
Lampen, die als Folien auf Wände geklebt werden, und billige Chips auf Verpackungen, die Details zu einem Produkt speichern – das sind einige der Anwendungen, die molekulare Elektronik ermöglicht. Am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz optimieren Paul Blom und Dago de Leeuw die organischen Substanzen für diese Technik. mehr
Rostschutz aus der Nanokapsel

Rostschutz aus der Nanokapsel

Forschungsmeldung 30. Oktober 2013
Container aus einem leitfähigen Polymer öffnen sich nur unter korrosiven Bedingungen, um korrosionshemmende Substanzen freizusetzen mehr
Im Niemandsland der Eiskristalle

Im Niemandsland der Eiskristalle

Forschungsmeldung 22. Mai 2013
Simulationen erlauben erstmals Einblicke in die Kristallisation winziger Wassertropfen mehr
Glas, das sich selbst reinigt

Glas, das sich selbst reinigt

Forschungsmeldung 1. Dezember 2011
Dank einer kugelförmigen Nanostruktur wirkt eine fluorierte Beschichtung aus Kieselglas extrem wasser- und ölabweisend mehr
Organische Elektronik: Aromatische Chips

Organische Elektronik: Aromatische Chips

Forschungsmeldung 1. Juli 2011
Druckbar, flexibel und preiswert – diese Eigenschaften versprechen Ingenieure sich von der organischen Elektronik. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung erforschen verschiedene Materialien, aus denen sich rollbare Bildschirme oder billige Chips für Massenprodukte herstellen lassen. mehr
Universaldetektor aus DNA-Bausteinen

Universaldetektor aus DNA-Bausteinen

Forschungsmeldung 18. März 2011
Mit Aptameren lassen sich vielfältige Stoffe quantitativ nachweisen und genau untersuchen mehr
Aufbruch in die Nanowelt

Aufbruch in die Nanowelt

Forschungsmeldung 18. Oktober 2010
Zahlreiche Wege führen in die Nanowelt, und keinen davon sind wir heute schon ganz zu Ende gegangen mehr
Außen weich, innen hart

Außen weich, innen hart

Forschungsmeldung 6. Oktober 2010
Albumin kann dank flexibler Oberflächenstruktur unterschiedliche Fracht transportieren mehr
Graphenbänder für Nanotransistoren

Graphenbänder für Nanotransistoren

Forschungsmeldung 26. Juli 2010
Mit einem einfachen chemischen Verfahren stellen Forscher Kohlenstoffstreifen mit Halbleitereigenschaften her mehr
Nanokapseln - Zauberkugeln aus Öl und Wasser

Nanokapseln - Zauberkugeln aus Öl und Wasser

Forschungsmeldung 1. Dezember 2009
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz stellen vielseitige Nanoteilchen her. mehr

Ein Fenster für die Sonnenenergie

Forschungsmeldung 22. Juni 2009
Durchsichtige Elektroden aus Graphen könnten Solarzellen preiswerter und effizienter machen mehr
Wasserbad als Ordnungshilfe

Wasserbad als Ordnungshilfe

Forschungsmeldung 23. Januar 2009
Winzige Kunststoffkügelchen sortieren sich eigenständig zu einer regelmäßig strukturierten Schicht mehr
Blaues Licht für flache Schirme

Blaues Licht für flache Schirme

Forschungsmeldung 10. Dezember 2008
Stabile, blau leuchtende Substanzen für organischen Dioden könnten Monitore preiswerter machen mehr
Kleben auf Lücke

Kleben auf Lücke

Forschungsmeldung 4. November 2008
Muschelproteine könnten in Zukunft die Basis für neuartige Klebstoffe bilden mehr
Geschickt verpackt

Geschickt verpackt

Forschungsmeldung 24. Mai 2007
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung simulieren, wie Zellen Membranhüllen produzieren mehr
Bauanleitung für eine molekulare Nase

Bauanleitung für eine molekulare Nase

Forschungsmeldung 1. Februar 2007
Max-Planck-Forscher betten Geruchsrezeptoren in künstliche Membranen ein mehr
Ein Kristall schluckt Hyperschall

Ein Kristall schluckt Hyperschall

Forschungsmeldung 9. November 2006
Mainzer Max-Planck-Forscher stellen erstmals Kristalle her, die mit Schallwellen und Licht gleichzeitig wechselwirken können mehr
Photonenfusion hilft Solarzellen auf die Sprünge

Photonenfusion hilft Solarzellen auf die Sprünge

Forschungsmeldung 9. Oktober 2006
Forscher des Mainzer Max-Planck-Instituts für Polymerforschung entwickeln ein Verfahren, mit dem man langwelliges Licht einer gewöhnlichen Lichtquelle in kurzwelliges überführen kann mehr
Riesenmoleküle in sanftem Landeanflug

Riesenmoleküle in sanftem Landeanflug

Forschungsmeldung 23. März 2006
Deutsch-Italienischem Forscherteam gelingt entscheidender Schritt zur Herstellung organischer Halbleiter aus synthetischen Makromolekülen mehr
Hard Science und Haute Cuisine

Hard Science und Haute Cuisine

Forschungsmeldung 18. Februar 2004
Ein Physiker am Mainzer Max-Planck-Institut für Polymerforschung verbindet seine Forschung an Weicher Materie elegant mit Kochen als Wissenschaft. Bei dem "Molekulargastronom" Thomas A. Vilgis wird deshalb die Küche zum Labor. Die neueste Ausgabe der MaxPlanckForschung (4/2003) hat Vilgis besucht und beschreibt was passiert, wenn "Hard Science" auf "Haute Cuisine" trifft. mehr
Warum ein Wollknäuel im Computer Kunststoffe verbessern könnte
Eigenschaften von Kunststoffen lassen sich mit einem von Max-Planck-Wissenschaftlern entwickelten Programm zuverlässiger vorhersagen mehr
Drum prüfe, wer sich ewig bindet

Drum prüfe, wer sich ewig bindet

Forschungsmeldung 27. März 2003
Max-Planck-Polymerforscher entwickeln hochsensiblen Test für die Genom- und Proteomforschung sowie für die Lebensmittelkontrolle mehr
Medikamente, die Krebszellen effektiv beseitigen, aber kaum Nebenwirkungen mit sich bringen. Das ist das Ziel, das die Gruppe von Tanja Weil, Direktorin am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, verfolgt. Die Chemiker bauen Proteine auch mithilfe von winzigen Diamanten zu Wirkstofftransportern für die Nanomedizin aus.
Bildschirme und Smartphones, die sich rollen und falten lassen, Solarzellen in der Kleidung und billige Chips auf Verpackungen, die Details zu einem Produkt speichern – das sind einige der Anwendungen, die molekulare Elektronik künftig ermöglichen könnte. Am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz optimieren Paul Blom und Dago de Leeuw die organischen Substanzen für diese Technik und schaffen die Basis für kostengünstige, flexible und druckbare elektronische Bauteile.
In kaum einen Stoff setzen Materialwissenschaftler so große Hoffnungen für die Elektronik der Zukunft wie in Graphen. Die Teams um Klaus Müllen, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, und um Jurgen Smet, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart, arbeiten daran, dass sich diese Hoffnungen erfüllen.
Nicht nur der lästigen Schmiere auf Fensterscheiben könnte die Forschung von Doris Vollmer und Hans-Jürgen Butt ein Ende setzen, sie ermöglicht auch selbstreinigende Solarzellen, die Licht besonders effizient sammeln, oder leistungsfähigere Herz-Lungen-Maschinen. Denn die Wissenschaftler entwickeln am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz Oberflächen, die extrem wasser- und blutabweisend sind.
Operation gelungen – Patient tot. Allein in deutschen Krankenhäusern sterben jedes Jahr 30 000 Patienten an resistenten Keimen, die Verletzungen und Wunden befallen oder sich auf Implantaten einnisten. Mit speziell beschichteten Verbänden wollen Forscher um Renate Förch vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz diese Bakterien austricksen.
Druckbar, flexibel und preiswert - diese Eigenschaften versprechen Ingenieure sich von der organischen Elektronik. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung untersuchen verschiedene Materialien, aus denen sich rollbare Bildschirme oder billige Chips für Massenprodukte herstellen lassen.
Flexible Solarzellen oder leuchtende Folien werden mit organischer Elektronik möglich.
Polymerforscher haben eine Möglichkeit gefunden, vielseitige Nanoteilchen zu konstruieren, die auch als Vehikel für medizinische Wirkstoffe dienen könnten.
Flexible Solarzellen oder leuchtende Folien werden mit organischer Elektronik möglich.
Momentan sind keine Angebote vorhanden.

Polymersynthese – nicht so einfach

2017 Müllen, Klaus
Chemie Materialwissenschaften

An den Beispielen von Graphen-Nanostreifen und formstabilen Dendrimeren beschreibe ich komplexe Polymersynthesen und deren großen Nutzen für Elektronik einerseits und Gentherapie andererseits. Die erste Botschaft lautet: Für ehrgeizige Ziele der Materialforschung kann Synthese nicht nur „einfach und praktisch“ sein. Die zweite Botschaft lautet: Innovation braucht die richtigen Mitarbeiter und Partner.

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Fotokatalytische Wasserspaltung

2017 Backus, Ellen
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Die Sonne ist eine bekannte und in den letzten Jahren stark genutzte Energiequelle. Solarzellen wandeln die Sonnenenergie in elektrische Energie. Nach langer Erforschung und Optimierung machen sie, installiert auf Dächern oder Feldern, die Sonnenenergie für Gemeinden und Haushalte umweltfreundlich nutzbar. Diese Energieerzeugung ist jedoch wetter- und tageslichtabhängig. Der Energiebedarf ist hingegen meist nicht proportional an die Energieerzeugung gekoppelt. Deshalb wird die Entwicklung der Energiespeicherung zum wesentlichen Faktor.

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Die Zukunft der Polymerelektronik

2016 Blom, Paul W.M.
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Strukturbiologie Zellbiologie
Konjugierte Polymere können aus einer Lösung verarbeitet werden. Dies eröffnet enorme Möglichkeiten für Produktionsprozesse, die auf einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren basieren. Der kommerzielle Erfolg steht jedoch noch aus. Die intrinsischen Eigenschaften von konjugierten Polymeren waren durch Defektstellen verborgen, daher wurde bisher ihr volles Potential nicht ausgeschöpft. Am MPI-P werden sie erforscht, analysiert und verbessert. Durch die gesteuerte Phasentrennung von Polymermischungen lassen sich neue Eigenschaften und Nanostrukturen erzeugen. mehr

Korrosion als Herausforderung für die Materialwissenschaft

2016 Crespy, Daniel; Landfester, Katharina
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften Strukturbiologie Zellbiologie

In Industrieländern beträgt der volkswirtschaftliche Schaden durch Korrosion nach neueren Erkenntnissen bis zu 6 Prozent des Bruttonationaleinkommens, wenn man alle Folgekosten miteinbezieht, die beispielsweise durch Produktionsausfälle oder Betriebsstörungen entstehen. Allein in Deutschland sind dies rund 150 Milliarden Euro pro Jahr. Daher wird das Thema Korrosionsschutz sowohl in der angewandten industriellen als auch in der Grundlagenforschung an Instituten und Hochschulen intensiv erforscht.

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Von der Biologie bis zur Fotovoltaik ist die Entstehung von makromolekularen Strukturen und deren Funktionalität das Ergebnis von Nichtgleichgewichtsprozessen. Obwohl von zentraler Bedeutung, fehlt ein grundlegendes molekulares Verständnis dieser Prozesse. Die Entwicklung der letzten Jahre ermöglicht es nun, solche Prozesse über viele Zeit- und Längenskalen zu verfolgen. MolProComp greift diese Entwicklung auf und wird Computersimulationsmethoden entwickeln, die auf die Analyse, die Kontrolle und die Manipulation solcher Prozesse abzielen.

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Superamphiphobe Beschichtungen

2015 Vollmer, Doris; Papadopoulos, Periklis; Butt, Hans-Jürgen
Chemie Komplexe Systeme Materialwissenschaften
Selbstreinigende Oberflächen nutzt die Natur schon lange. Auf Lotusblättern sorgen Mikrostrukturen dafür, dass Wasser abperlt und Schmutz mitnimmt. Wesentlich schwieriger ist dieser Effekt bei öligen Substanzen erreichbar. Im Labor gelingen neuerdings Oberflächen, die zugleich Wasser, Öle oder sogar menschliches Blut abweisen. Damit werden neue Anwendungen denkbar, wie die Lösungsmittel-freie Synthese polymerer Partikel oder die Herstellung effizienterer Gasmembranen. mehr

Kunststoffe mit gutem Gedächtnis

2014 Blom, Paul
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften
Die organische Elektronik hat sich als neue Technologie für breit gefächerte mikroelektronische Anwendungen,
wie flexible Bildschirme, elektronische Zeitungen, kontaktfreie Datenerfassung durch Transponder und smarte Labels, etabliert. Die meisten dieser Anwendungen benötigen Speicherfunktionen, vorzugsweise auch solche, die Daten sichern, wenn der Strom abgeschaltet ist, und die zudem elektronisch programmiert, gelöscht und gelesen werden können. mehr

Graphen – Wunderstoff oder Modeerscheinung?

2014 Müllen, Klaus
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften
Zwei Phänomene werden für die Zukunft unserer Gesellschaft entscheidend sein: Energieversorgung und Informationsverarbeitung. Die Qualität unserer Lösungsansätze dazu hängt von den Materialien ab. Graphen, ein monolagiger Ausschnitt aus dem Graphit, wird gegenwärtig als Wunderstoff gehandelt. Welche Forderungen sind zu erfüllen, dass auf Basis von Graphen robuste zukunftsträchtige Technologien entstehen? mehr

Glas, das sich selbst reinigt – Superamphiphobe Beschichtungen

2013 Vollmer, Doris
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften
Brillen, Windschutz- und Fensterscheiben haben ein gemeinsames Problem: Sie verschmutzen. Auch in der Photovoltaik kämpft man gegen die Verschmutzung der Solarzellen an. Inzwischen gibt es Beschichtungen, an denen Wassertropfen kaum noch hängen bleiben. Allerdings gilt dies nicht für organische Flüssigkeiten. Ganz selten sind Beschichtungen gleichzeitig abweisend für Öle, Wasser, Seifen- und Proteinlösungen. Nicht nur Öle, sondern auch Rotwein würde von diesen Oberflächen abrollen ohne Flecken zu hinterlassen. Eine annähernd fraktale Struktur aus Silikakugeln eröffnet hier neue Möglichkeiten. mehr

Die Simulation des Wärmetransports zur Konzeption von Energiematerialien

2013 Donadio, Davide
Chemie Festkörperforschung Komplexe Systeme Materialwissenschaften
Die kontrollierte Steuerung von Wärmeenergie durch Materialdesign ist ein wichtiger Schritt auf der Suche nach sauberen und erneuerbaren Energiequellen. Prognosefähige atomare Simulationen enthüllen die Einzelheiten des Wärmetransports in Nanostrukturen und ebnen den Weg für die Konstruktion von Materialien auf Nanometer-Skala. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten von Simulationswerkzeugen auf atomarer Ebene vorgestellt, um den Wärmetransport in thermoelektrischen Materialien und Nanogeräten auf Siliziumbasis und in Kohlenstoffnanostrukturen zu untersuchen. mehr

Von stabilen Tröpfchen zu funktionellen Nanokapseln

2012 Landfester, Katharina
Chemie Materialwissenschaften
Der Miniemulsionsprozess erlaubt in modularer Herangehensweise die Bildung von funktionalisierten Nanopartikeln und die Verkapselung eines festen oder flüssigen, eines anorganischen oder organischen, eines hydrophoben oder hydrophilen Materials in einer Polymerschale. Dabei können verschiedenste Materialien von organischen und anorganischen Pigmenten, festen Nanopartikeln bis hin zu hydrophilen sowie hydrophoben Flüssigkeiten wie z. B. Vitaminen, Medikamenten oder Photoinitiatoren verkapselt und gezielt freigesetzt werden. Eine Funktionalisierung der Nanopartikel ist einfach erreichbar. mehr

„Good Vibrations“ – Molekülen bei der Arbeit zusehen

2012 Bonn, Mischa
Chemie Materialwissenschaften
Forscherinnen und Forscher träumen schon lange davon, Molekülen bei jenen Prozessen zuzusehen, die für die Entstehung neuer Materialien wichtig sind. Um solche Vorgänge wie Rotation, Translation oder Reaktion der Einzelmoleküle auf molekularer Ebene zu beobachten, sind jedoch Verfahren mit hohem zeitlichem und räumlichem Auflösungsvermögen nötig, d. h. auf einer Zeitskala von Femtosekunden und einer Längenskala im Nanometerbereich. mehr

Physik, Chemie, Biologie & Medizin: Der Spin macht den Unterschied

2011 Münnemann, Kerstin; Hinderberger, Dariush
Materialwissenschaften
Messmethoden, die auf dem Effekt der Magnetresonanz basieren, sind zu wichtigen Analyseinstrumenten in der modernen Forschung und der medizinischen Diagnostik geworden. In der Magnetresonanzspektroskopie und -tomographie (MRT) wird die quantenmechanische Eigenschaft des Spins als Spion eingesetzt, der detaillierten Einblick in den Aufbau von Materialien bzw. Geweben erlaubt. So können neuartige, hyperpolarisierte Kontrastmittel für die MRT bisher nicht zugängliche Prozesse im Körper sichtbar machen und bieten leuchtende Zukunftsaussichten für völlig neue medizinische Anwendungsgebiete. mehr

Organische Elektronik: umweltverträglicher, kostengünstiger und bald auch effizienter

2011 Baumeier, Bjoern; Andrienko, Denis
Materialwissenschaften
Elektronische Bauelemente aus organischen Materialien bieten einige Vorteile gegenüber ihren anorganischen Pendants. Die bisherigen Werkstoffe erreichen jedoch noch nicht die erwünschte Effizienz für einen flächendeckenden Einsatz. Grund dafür sind fundamentale Prozesse auf molekularer und atomarer Ebene, die für Ladungsspeicherung und Ladungstransport verantwortlich sind und durch ein komplexes Zusammenspiel von Materialzusammensetzung und deren Wechselwirkungen bestimmt werden. Durch numerische Simulationen gelingt es am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, diese Vorgänge zu verstehen. mehr

Dynamische Oberflächen mit steuerbaren Funktionsebenen

2010 del Campo, Aránzazu
Chemie Materialwissenschaften
Die Steuerung von Vorgängen an der Grenzfläche zwischen künstlichen Materialien und biologischen Systemen ist auf vielen Gebieten relevant. Sie reichen von Biosensoren bis zur Gewebezüchtung. Der inerte und statische Charakter künstlicher Oberflächen steht im Gegensatz zu den dynamischen, reversiblen und evolutionären Eigenschaften biologischer Vorgänge. Diese Lücke kann mit neuartigen Strategien, die eine präzise und aktive Änderung der Oberflächeneigenschaften ermöglichen, geschlossen werden. Hierzu werden jederzeit verfügbare und biologisch verträgliche externe Stimuli verwendet. mehr

Tropfen mögen’s weich – Kondensation auf weichen Unterlagen

2010 Auernhammer, Günter K.
Chemie Materialwissenschaften
Taubildung, d.h. Kondensation von Wassertropfen auf kalten Unterlagen, führt zu komplexen Mustern der Tropfen auf der Unterlage (breath figures). Tropfenwachstum, die Dynamik der Tropfenverschmelzung und die kondensierte Flüssigkeitsmenge hängen sensitiv von der Umgebung der kondensierenden Tropfen und den mechanischen Eigenschaften der Unterlage ab. Je leichter deformierbar die kalte Unterlage ist, desto mehr Tropfen kondensieren darauf und desto stärker wechselwirken die Tropfen mit der Unterlage. mehr

Femtosekundenspektroskopie – Mit ultrakurzen Laserpulsen den angeregten Zuständen auf der Spur

2009 Laquai, Frédéric; Baluschev, Stanislav
Materialwissenschaften Quantenphysik
Leitfähige organische Moleküle für elektronische Anwendungen wie organische Leuchtdioden, Solarzellen und Transistoren bieten interessante Vorteile gegenüber etablierten, auf Silizium basierenden Technologien. Um das Potenzial der organischen Materialien vollständig ausschöpfen zu können, müssen die Zusammenhänge zwischen Struktur und optischen / elektronischen Eigenschaften verstanden werden. Enorme Fortschritte in der optischen Spektroskopie mit gepulsten Lasern ermöglichen es heutzutage, die grundlegenden photophysikalischen Vorgänge bis in den Femtosekundenbereich zu verfolgen. mehr

Organische Halbleiter für die Elektronik

2009 Baumgarten, Martin; Li, Chen; Feng, Xinliang; Müllen, Klaus
Chemie Materialwissenschaften
Organische Halbleitermaterialien eröffnen die Herstellung von preiswerten, flexiblen und großflächigen optoelektronischen Bauteilen wie lichtemittierenden Dioden (LEDs), Feldeffekt-Transistoren (FETs), Solarzellen und Sensoren. Hier ist auch die Grundlagenforschung involviert, denn für effizientere Materialien werden neben technischen Optimierungen neue Synthesebausteine benötigt. So beschäftigt sich die aktuelle Forschung mit der Entwicklung maßgeschneiderter organischer Funktionsmaterialien und ihrer Verarbeitung zu Filmen geeigneter Morphologie für die jeweiligen Anwendungen. mehr
Biologische Membranen, flexible Doppelschichten aus Lipidmolekülen, bilden die äußere Hülle jeder lebenden Zelle. Viele ihrer wichtigen Eigenschaften beruhen auf Prinzipien, die sich mit Methoden der Physik der weichen Materie verstehen lassen. So können etwa anhaftende Proteine nach Aufprägung einer lokalen Membrankrümmung miteinander wechselwirken, wie jüngst in Computersimulationen gezeigt wurde. mehr
Quantenmechanische Molekulardynamik-Simulationen und Festkörper-Kernspinresonanzmethoden geben Aufschluss über Struktur und Transportprozesse auf atomarer Ebene in modernen Brennstoffzellen-Membranen. Die hierbei gewonnen Erkenntnisse fließen unmittelbar in die Optimierung der chemischen Strukturen dieser hochspezialisierten Materialien ein und können somit für eine messbare Verbesserung der Effizienz zukünftiger Brennstoffzellengenerationen sorgen. mehr

Neue nicht-konventionelle Methoden zur Mikro- und Nanostrukturierung von Polymeroberflächen

2007 Bonaccurso, Elmar
Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften
Drei Verfahren zur Mikro- und Nanostrukturierung von weichen und empfindlichen Materialien wie Polymere werden hier vorgestellt. Gegenüber konventionellen Prozessen haben sie den Vorteil, dass sie preiswert, schnell und einfach sind. Sie basieren auf grundlegenden physiko-chemischen Effekten: Polymere werden durch UV-Strahlung oder Plasmabehandlung vernetzt und durch den Einsatz von Lösungsmittel lokal angelöst und/oder zum Quellen gebracht. mehr

Die molekulare Nase

2007 Sinner, Eva-Kathrin
Die Kombination von Chemie und Biologie auf molekularer Ebene führte am MPI für Polymerforschung zu der Entwicklung einer neuen experimentellen Strategie zur Untersuchung und Verwendung von Membranproteinen. Über die bereits lange bekannte Strategie der zellfreien Proteinsynthese können Proteine mit besonders interessanten Eigenschaften für die Sensorik – nämlich Geruchsrezeptoren – hergestellt und untersucht werden. Dazu wird ein Zellextrakt mit der genetischen Information des Geruchsrezeptors auf eine Lipidmembran gegeben und mit optischen und biochemischen Methoden die entstehenden Proteine charakterisiert. mehr
Die kleinsten Funktionseinheiten von Organismen und weichen Materialien haben Maße zwischen 1 und 10 nm und wiederholen sich meist nicht periodisch. Durch zielgenau eingebrachte Spinsonden und moderne Elektronenspinresonanz-Experimente können funktionell wichtige Aspekte derart komplexer Strukturen erfasst werden. mehr

Annihilation-Upconversion-Fluoreszenz bei nicht kohärenter Anregung mit Sonnenlicht

2006 Baluschev, Stanislav; Laquai, Frédéric; Wegner, Gerhard
Erstmals wurde Photonenenergie-Upconversion in Lösungen aus Diphenylanthrazen und Platin-octaethylporphyrin bei Anregung mit nicht- kohärentem Licht geringer Intensität (~10 W/cm2) demonstriert. Der entscheidende Vorteil des hier vorgestellten Phänomens ist seine Unabhängigkeit von den Kohärenzeigenschaften des Anregungslichts. mehr
Durch Trägerung von Metallocenen auf mikrometergroßen aggregierten organischen Nanopartikeln, erhalten durch Emulsionspolymerisation, lassen sich hochaktive Katalysatorsysteme für die Olefinpolymerisation darstellen. Der Einfluss der Träger auf die Polymerisation wird mit der konfokalen Fluoreszenz- und der Videomikroskopie studiert. mehr

Dynamik weicher Materie

2005 Fytas, George
Unsere Vorstellung, die wir von geordneter weicher Materie haben, zu der auch Polymere oder Kolloide gehören, wird von statischen Strukturen dominiert, die nur Momentaufnahmen der möglichen Konformationen darstellen. Die Struktur weicher Materie fluktuiert stark mit der Zeit, weil solche Materialien thermischer Anregung nur geringen Widerstand bieten. Wesentlich für die Materialfunktionen ist die Strukturdynamik. Die Erforschung der molekularen Bewegungen über weite Zeitspannen und über große räumliche Bereiche ist daher eine Herausforderung für Experimentatoren und Theoretiker. Drei ausgewählte Themen aktueller Projekte verdeutlichen diese Herausforderung. mehr

Bilder von Gasen

2004 Blümler, Peter; Spiess, Hans-Wolfgang
Medizin Quantenphysik
Durch den Einsatz optischer Polarisationsmethoden lassen sich Bilder von Gasen mit Kernspintomographie aufnehmen. Dies ist insbesondere für Untersuchungen der Lunge interessant, welche mit bis dahin nicht erreichter räumlicher Auflösung abgebildet werden kann. Die Kombination der Abbildung mit physikalischen Informationen erlaubt darüber hinaus eine Charakterisierung der Morphologie und Funktion der Lunge im mikroskopischen Bereich. mehr
Es werden drei verschiedene Felder vorgestellt, in denen die Theorie und Simulation von Polymeren in völlig unterschiedlichen Zusammenhängen eine Rolle spielt. Zunächst werden der Zusammenhang von spezifischer Adsorption einzelner chemischer Gruppen im Polymer mit einer Metalloberfläche und der Einfluss auf die globale Kettenkonformation studiert. Im zweiten Beispiel wird ein Bezug zwischen der Konformation der Ketten und der sog. Verhakungslänge, die die Rheologie von Schmelzen bzw. den Modul von Elastomeren bestimmt, entwickelt. Im dritten Beispiel wird gezeigt, wie man mit einem relativ einfachen Ausgangsmodell für die DNA ("semi flexible worm like chain") grundlegende Phänomene der DNA-Repositionierung entlang des Chromatins erklären kann. mehr