Universität Bielefeld SFB 613

1. + Universität Bielefeld SFB 613 A6 Wechselwirkung einzelner rod-coil-Blockco- polymerer mit nanostrukturierten Oberflächen C. Schmidt1, D. Maag1, I. Amin2, M. Schnietz2 , M. Schulte1, J. Zhao1, A. Beyer2, A. Gölzhäuser2, A. Godt1 1 Fakultät für Chemie; 2 Fakultät für Physik Ziele und grundlegendes Konzept Erfassen des Zusammenspiels von chemischer und geometrischer Mustererkennung Experimentelles Pendant für theoretische Modelle zur molekularen Erkennung Blaupause für von der Oberfläche vorgegebenes Deponieren nanoskaliger Moleküle • polares coil-Segment für reversible Bindung • an hydrophile Bereiche • Zahl und Dichte der funktionellen Gruppen R gezielt und stufenlos variierbar  Affinität einstellbar • enge Molekulargewichtsverteilung Oberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Bereichen • Zukünftige Meilensteine • Synthese von rod-coil-Blockcopolymeren mit linearen oder büschel- • förmigen coil-Segmenten • - Variation der funktionellen Gruppen der vollständig vernetzten SAMs • Detektion der rod-coil-Blockcopolymere auf nanostrukturierten • SAMs durch in-situ AFM und Fluoreszenzmikroskopie • Selektive Adsorption von coil-Segmenten • → Versuche zur chemischen und geometrischen Mustererkennung • unpolares rod-Segment • einstellbare Länge, monodispers • voluminöse Seitengruppen: Verhinderung der Aggregation, Löslichkeitsverbesserung, leichtere AFM-Detektion • Resultate • Entwicklung der Synthese von • rod-Segmenten → rod-Segmente sind monodispers und gut zugänglich • → Derzeit stehen etwa 300 mg jedes Oligomers zur Verfügung. • → derzeit längstes rod-Segment: n=4; ca. 6 nm • Monomeren → Styrolderivate mit CO2Me, CO2tBu, CH2OH im Multigrammaßstab zugänglich • coil-Segmenten → kontrollierter Verlauf der radikalischenCopolymerisation • → statistischer Einbau des Comonomers • → verschiedene Arten der haftvermittelnden Gruppen möglich • → Länge der coil-Segmente und Dichte der haftvermittelnden Gruppen stufenlos einstellbar • → Affinität gezielt variierbar • stäbchenförmigen mono- und difunktionellen Initiatoren sowie einem fluoreszenzmarkierten Initiator • Entwicklung von • vollständig vernetzten, chemisch strukturierten SAMs → Schichten (Nanoblätter) lassen sich auf beliebige Substrate (z.B. TEM-Netzchen) übertragen → Kinetik des Austausches aromatischer SAMs bestimmt → Nitrobiphenylthiol wird auf Au(111) dreimal schneller durch Biphenylthiol ausgetauscht als umgekehrt • SAM-Nanostrukturierung durch Elektronenstrahllithographie und EUV-Interferenzlithographie → mit Elektronenstrahllithographie können einzelne SAM-Strukturen kleiner 10 nm erzeugt werden → das parallele EUV-Interferenzlithographieverfahren erlaubt die großflächige (~cm2) Herstellung periodischer • SAM-Strukturen bis zu 20 nm • Immobilisierung von Proteinen auf strukturierten SAMs, Abbildung mit Rasterkraftmikroskopie • Abbildung der coil-Segmente auf Graphit und Glimmer mit AFM • → Die Art der Oberfläche nimmt Einfluß auf die Struktur der adsorbierten coil-Segmente. Publikationen [1] A. Beyer, A. Godt, I. Amin, C. T. Nottbohm, C. Schmidt, J. Zhao. A. Gölzhäuser, Phys. Chem. Chem. Phys., im Druck. [2] A. Beyer, A. Godt, A. Gölzhäuser, Deutsches Patent, angemeldet. [3] A. Turchanin, M. Schnietz, M. El-Desawy, H. H. Solak, C. David, A. Gölzhäuser, Small, 3, 2114-2119, 2007. [4] A. Turchanin, M. El-Desawy, A. Gölzhäuser, Appl. Phys. Lett. 90, 053102, 2007. [5] A. Turchanin, A. Tinazli, M. Schnietz, M. El-Desawy, H. Großmann, M. Schnietz, H. H. Solak, T. Tampé, A. Gölzhäuser, Adv. Mater. 20, 471–477, 2008. Vernetzung innerhalb des SFBs enge Zusammenarbeit mit A4: Theorie zur Mustererkennung thematische Verknüpfung mit A8: Wechselwirkung von Makromolekül und Oberfläche methodische Verknüpfung mit K5, K8, D12, A5, Z2: strukturierte Oberflächen, abbildende AFM, Fluoreszenzdetektion, Elektronenmikroskopie Beantragte Personalstellen: 2 E13/2 für je 4 Jahre

2. Universität Bielefeld SFB613, A6 Synthese der coil-Segmente via ATRP Synthese der rod-Segmente Monomersynthese Copolymerisation des Methylesterderivats ATRP mit 30% Comonomer Synthese von rod-coil-Blockcopolymeren Synthese der Initiatoren mit n=1 ist abgeschlossen. Polymerisationen stehen unmittelbar bevor. AFM-Abbildung der coil-Segmente Chemisch strukturierte, vollständig vernetzte Biphenyl-SAMs Charakterisierung mit XPS Herstellung XPS: Das N1s Signal (normiert zu C1s) wurde zur Bestimmung der Austauschkinetik verwendet. Chemische Adressierbarkeit AFM-Aufnahme (tapping-mode) des Copolymers auf Glimmer. AFM Topographie nach Acy-lierung der Amino-Gruppen mit Pentanoylchlorid. AFM Topographie der chemisch strukturierten und vollständig vernetzten Biphenyl-SAMs. Strukturierung mittels EUV-Interferenzlithographie Immobilisierung von Proteinen AFM-Aufnahme (tapping-mode) des Copolymers auf HOP-Graphit. Schema und AFM Topo-graphie: 50 nm Linienstruktur. Schema und AFM Topographie: Anbindung von Proteinen an chemisch strukturierte Oberflächen.