SSPK
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Streumethoden zur Strukturaufklärung von Polymeren und Kolloiden (SSPK) WS 2016/17 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 1 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Relevante Längenskalen Aber: Obergrenze nicht streng eingrenzbar! Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 2 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Gold- und Silberkolloide in der Antike Trinkbecher aus dem 4. Jahrhundert, wahrscheinlich in Rom gefertigt, dichroitisches Glas Bildnachweis: British Museum, www.britishmuseum.org Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 3 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Assoziationskolloide „Alter Wein in neuen Flaschen“ Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 4 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Quantum size effect Quantum Dots (Halbleiter-Nanopartikel) • oft halbleitende, kristalline Nanopartikel (Å – nm) • z.B. CdS, CdSe, CdTe, Kern-Schale Strukturen • durch Liganden stabilisiert • Fluoreszenz von Partikelgröße/form abhängig Murray JACS 1993, 115 (19), 8706 (from Bawendi, MIT) Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 5 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis wenn a = 1: V = 1, m = 1, A = 6 A/V = 6 wenn a = 0.1: V = 0.001, m = 0.001, A = 0.06 A/V = 60 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 6 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Latex: • Polymere Nanopartikel • meist rund oder elliptisch • Emulsionspolymerisation • z.B. Polystyrol, Polymethylmethacrylate • Oberflächenladung (positiv, negativ) • Modelsystem für harte Kugeln (abh. von Tg) Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 7 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Mikrogel/Nanogel: • Gele mit Durchmesser von 1 nm – 100 nm (nano) oder 100 nm – 100 µm (mikro) • Quervernetzte Polymernanopartikel • Wasserlösliche Partikel (PNIPAM, PAA, PHEMA) • Quellen im Dispersionsmedium • „weiche Partikel“ Karg, Curr Op Coll & Interf Sci 2009, 14 (6), 438 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 8 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Mizellen/Vesikel • Überstrukturbildung durch Phasenseparation von Tensiden oder Block-copolymeren • Assoziationskolloide • Kugeln, Stäbchen, Lamellen, Kapseln Gröschel, Nat Comm 2012, 3, 710. Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 9 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Silica Nanopartikel • harte Kugeln • Stöber Synthese: Polykondensation von Tetraalkyl silicaten Stöber, J. Colloid Interface Sci. 1968, 26 (1), 62 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 10 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Metall Nanopartikel • Reduktion von Metallsalzen (Au, Ag): • wenige nm - µm • Kugeln, Stäbchen, Sterne, Würfel,… • Oberfläche durch Liganden besetzt • Lokale Oberflächenplasmonen- • Resonatoren (LSPR) Au3+ Au0 Dunkelfeldmikroskop-Aufnahme C. Sönnichsen, Dissertation: Plasmons in metal nanostructures, LMU München, 2001 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 11 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Beispiele kolloidaler Systeme Membranen • Biomembranen aus Lipiddoppelschichten • Wenige nm dick, > µm lateral • Künstliche Membranen: Tensid-Doppelschichten Wikipedia: „Biomembran“; Knoll, Electrochim. Acta 2008, 53 (23), 6680 Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 12 SSPK 1. Einführung in die Kolloidchemie Nukleation Prof. Dr. Matthias Karg, Lehrstuhl Physikalische Chemie I 13
