Authors:	Kröger, Anja
Title:	Strukturbildungsverhalten kettensteifer Polyelektrolyte in wässrigen Lösungen am Beispiel von Poly(para-phenylen)sulfonat
Online publication date:	29-Jun-2006
Year of first publication:	2006
Language:	german
Abstract:	An einer Vielzahl biogener Polyelektrolyte, wie z.B. den Nukleinsäuren DNA und RNA sowie Proteinen, ist die Ausbildung von Strukturhierarchien durch Selbstorganisation von Strukturelementen zu beobachten. Dabei wird das Strukturbildungsverhalten durch eine Kopplung von Wechselwirkungen auf verschiedenen Längenskalen, den kurzreichweitigen ausgeschlossenen Volumen und den langreichweitigen elektrostatischen Wechselwirkungen (Coulomb-Wechselwirkungen), die wiederum durch eine Vielzahl mikroskopische Parameter (z.B. Konformation) beeinflusst werden, bestimmt. Durch diese Komplexität ist es nicht möglich, den für die Strukturbildung hochgeladener Systeme bedeutsamen Beitrag der elektrostatischen Wechselwirkungen isoliert zu betrachten. Aus diesem Grund werden zur Aufklärung von Wechselwirkungs- und Strukturbildungsmechanismen vereinfachte Modell-Systeme herangezogen. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung synthetischer, kettensteifer Polyelektrolyte. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Aggregationsverhalten wässriger Lösungen dodecylsubstituierter Poly(para-phenylen)sulfonate (PPPS) sowie die Beeinflussung der Strukturbildung durch verschiedene Parameter charakterisiert. Als Einflussparameter wurden einerseits die Gegenion-Spezies und andererseits die Temperatur- und Konzentrations-Abhängigkeit untersucht. Hierzu wurden wässrige Lösungen der freien Säuren der PPPS mit Molekulargewichten zwischen MW = 18 kg/mol bis 58 kg/mol mittels Licht-, Röntgen- und Neutronenstreuung sowie durch Licht-, Polarisations-, Transmissionselektronen- und Rasterkraftmikroskopie in einem Konzentrationsbereich von 0,0008 < c < 1,1 g/L untersucht. Water-soluble polyelectrolytes are of fundamental importance in various fields of life science and have the tendency to form highly ordered well-defined superstructures by spontaneous self-aggregation. The structure formation of polyelectrolytes in solution is influenced by a complex coupling of short-range (excluded volume) and long-range (electrostatic) interactions. Understanding of the underlying mechanisms and controlling of the parameters which influence this structure formation are of current interest. On this account in previous works a simplified synthetic model system for systematic investigations was introduced. The primary structure of this model polymer consists of a rigid poly(para- phenylene) backbone with sulfonate and dodecyl side groups (PPPS). It has been shown that PPPS in aqueous solution spontaneously self-assembles into cylindrical aggregates in which the hydrophobic side chains are oriented inwards and the ionic groups are located at the outer surface of the cylinder. Single micelles were observed at very dilute solutions. With increasing concentration, these micelles start to interact and supramolecular structures are formed. For the free acid form PPPS H and the sodium salt form PPPS Na different hierarchical structure formation processes were reported. The aim of this investigation is to elucidate the origin of different structures and bring out the relevant parameters which control the supramolecular self-assembly. The effect of the polymer molar mass, the type of counterion and the temperature on the aggregation in aqueous poly(para-phenylene)sulfonate solutions in a wide concentration range of 0.0008 < c < 1.1 g/L have been studied. The main experimental techniques include static and dynamic light scattering (SLS and DLS) as well as depolarized dynamic light scattering (DDLS), X-ray and neutron scattering (SAXS, SANS) and microscopic (optical-, polarized-, TEM and AFM) techniques.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3545
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-10160
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen