Wir erforschen nicht nur den zeitlichen Verlauf von Reorganisationsprozessen in Polymeraggregaten (Mizellen), sondern insbesondere auch die getriggerte Umlagerung von sogenannten Nichtgleichgewichtsmizellen bei ansonsten gleichbleibenden Bedingungen. Dabei kann es zu beachtlichen Eigenschaftsänderung kommen.

Steinschulte, A. A.; Scotti, A.; Rahimi, K.; Nevskyi, O.; Oppermann, A.; Schneider, S.; Bochenek, S.; Schulte, M. F.; Geisel, K.; Jansen, F.; Jung, A.; Mallmann, S.; Winter, R.; Richtering, W.; Wöll, D.; Schweins, R.; Warren, N. J.; Plamper, F. A. Stimulated Transitions of Directed Nonequilibrium Self-Assemblies. Advanced Materials 2017, 29 (43), 1703495. DOI: 10.1002/adma.201703495 .

Dähling, C.; Houston, J. E.; Radulescu, A.; Drechsler, M.; Brugnoni, M.; Mori, H.; Pergushov, D. V.; Plamper, F. A. Self-Templated Generation of Triggerable and Restorable Nonequilibrium Micelles. ACS Macro Letters 2018, 7 (3), 341–346. DOI: 10.1021/acsmacrolett.8b00096 .

Prasser, Q.; Fuhs, T.; Torger, B.; Neubert, R.; Brendler, E.; Vogt, C.; Mertens, F.; Plamper, F. A. Nonequilibrium Colloids: Temperature-Induced Bouquet Formation of Flower-like Micelles as a Time-Domain-Shifting Macromolecular Heat Alert. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023. DOI: 10.1021/acsami.3c09590 .

Die Modulierung von sogenannten Mikrogelen (Gelnetzwerke im Nanometer- bis Mikrometerbereich) an Grenzflächen und in Dispersion steht im Fokus, wobei insbesondere auch hier Nichtgleichgewichtsstrukturen erforscht werden. Diese sollen schließlich zur Energiespeicherung in Mikrogelen dienen.

Plamper, F. A.; Richtering, W. Functional Microgels and Microgel Systems. Accounts of Chemical Research 2017, 50 (2), 131–140. DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00544 .

Mergel, O.; Schneider, S.; Tiwari, R.; Kühn, P. T.; Keskin, D.; Stuart, M. C. A.; Schöttner, S.; Kanter, M. de; Noyong, M.; Caumanns, T.; Mayer, J.; Janzen, C.; Simon, U.; Gallei, M.; Wöll, D.; van Rijn, P.; Plamper, F. A. Cargo shuttling by electrochemical switching of core–shell microgels obtained by a facile one-shot polymerization. Chem. Sci. 2019, 10 (6), 1844–1856. DOI: 10.1039/C8SC04369H .

Hierbei suchen wir nach geeigneten Bedingungen für die kontrollierte Abscheidung von Polymeren an Elektroden, um daraus strukturierte Oberflächen, Filme und Membranen zu generieren. Dazu nutzen wir neben der Quarzkristallmikrowaage insbesondere die hydrodynamische Voltammetrie mit Hilfe einer rotierenden Ring-Scheiben-Elektrode.

Mergel, O.; Kühn, P. T.; Schneider, S.; Simon, U.; Plamper, F. A. Influence of Polymer Architecture on the Electrochemical Deposition of Polyelectrolytes. Electrochimica Acta 2017, 232, 98–105. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.02.102 .

Prasser, Q.; Steinbach, D.; Kodura, D.; Schildknecht, V.; König, K.; Weber, C.; Brendler, E.; Vogt, C.; Peuker, U.; Barner-Kowollik, C.; Mertens, F.; Schacher, F. H.; Goldmann, A. S.; Plamper, F. A. Electrochemical Stimulation of Water-Oil Interfaces by Nonionic-Cationic Block Copolymer Systems. Langmuir 2021, 37 (3), 1073–1081. DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c02822 .

Gersdorf, S.; Schildknecht, V.; Schumann, E.; Seidel, S.; Torger, B.; Prasser, Q.; Frenzel, N.; Lißner, A.; Heitmann, J.; Mertens, F.; Frisch, G.; A. Plamper, F. Aqueous Polyelectrolyte Electrodeposition: The Effects of Alkyl Substitution and Varying Supporting Electrolyte Concentrations on the Deposition Efficiency. ChemElectroChem 2023, 10 (17), e202300217. DOI: 10.1002/celc.202300217 .

Fast alle unsere Forschungsthemen haben mit Polymerkomplexen zu tun. Dazu zählen auch Interpolyelektrolytkomplexe, oder Hybride mit anorganischen Stoffen. Zudem werden auch spezifische van-der-Waals-Wechselwirkungen ausgenutzt, um neuartige, amphiphile Polymerpartikel zu synthetisieren (sog. Single Chain Nanoparticles).

Hebbeker, P.; Steinschulte, A. A.; Schneider, S.; Plamper, F. A. Balancing Segregation and Complexation in Amphiphilic Copolymers by Architecture and Confinement. Langmuir2017, 33 (17), 4091–4106. DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b04602 .

Hebbeker, P.; Langen, T. G.; Plamper, F. A.; Schneider, S. Spacer Chains Prevent the Intramolecular Complexation in Miktoarm Star Polymers. The Journal of Physical Chemistry B 2018, 122 (17), 4729–4736. DOI: 10.1021/acs.jpcb.8b01663 .

Uns interessieren spezielle Polymerkonformationen an Grenzflächen, die anderweitig nicht oder kaum zugänglich sind (wie Sandwichstrukturen). Zudem konnten wir die Umstrukturierung von Mizellen an Grenzflächen hin zu Monolagen direkt mittels Grenzflächenscherrheologie verfolgen.

Steinschulte, A.; Xu, W.; Draber, F.; Hebbeker, P.; Jung, A.; Bogdanovski, D.; Schneider, S.; Tsukruk, V. V.; Plamper, F. A. Interface-Enforced Complexation between Copolymer Blocks. Soft Matter 2015, 11 (18), 3559–3565. DOI: 10.1039/C5SM00242G .

Prasser, Q.; Steinbach, D.; Münch, A. S.; Neubert, R.; Weber, C.; Uhlmann, P.; Mertens, F.; Plamper, F. A. Interfacial Rearrangements of Block Copolymer Micelles Toward Gelled Liquid-Liquid Interfaces with Adjustable Viscoelasticity. Small 2022, 18 (18), e2106956. DOI: 10.1002/smll.202106956 .

Neben Lichtstreuung (dynamisch und statisch) ermöglicht nun eine neue Röntgenstreuanlage für die Kleinwinkel- und Weitwinkelstreuung nicht nur detaillierte Informationen zur Struktur in Lösung/Dispersion, sondern auch an Grenzflächen (GIWAXS and GISAXS). Zudem werden ausgesuchte Messungen an Großforschungseinrichtungen durchgeführt.

Steinschulte, A. A.; Gelissen, A. P. H.; Jung, A.; Brugnoni, M.; Caumanns, T.; Lotze, G.; Mayer, J.; Pergushov, D. V.; Plamper, F. A. Facile Screening of Various Micellar Morphologies by Blending Miktoarm Stars and Diblock Copolymers. ACS Macro Letters 2017, 6 (7), 711–715. DOI: 10.1021/acsmacrolett.7b00328 .

Dähling, C.; Lotze, G.; Mori, H.; Pergushov, D. V.; Plamper, F. A. Thermoresponsive Segments Retard the Formation of Equilibrium Micellar Interpolyelectrolyte Complexes by Detouring to Various Intermediate Structures. The Journal of Physical Chemistry B 2017, 121 (27), 6739–6748. DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b04238 .

Steinbach, D.; Neubert, R.; Gersdorf, S.; Schimpf, C.; Erb, D.; Rafaja, D.; Plamper, F. A.; Mertens, F. Morphology and orientation change of layer-by-layer deposited one- and two-dimensional coordination polymer nanocrystals containing rhodium paddle-wheel units. CrystEngComm 2023, 25 (32), 4568–4581. DOI: 10.1039/D3CE00721A .