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Funktionale nanostrukturierte Grenzflächen und Polymersysteme

Prof. Dr. Brigitte Voit
Prof. Dr. Manfred Stamm

Hochintegrierte neue Technologien, z.B. im Bereich der Kommunikation, im Transportwesen, in der Medizin, in der Mikroelektronik und in der Mikrosystemtechnik, sowie für die effektive Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Energie, erfordern Materialien mit neuartigen, genau definierten Eigenschaften und optimal angepassten Funktionalitäten. Polymere besitzen hierfür ein hohes Potential, da sie sich für eine Vielzahl von Anwendungen maßschneidern lassen und auch selbst Funktionen übernehmen können.

Die Forschungsarbeiten am IPF sind darauf ausgerichtet, dieses Potential durch die Entwicklung von Funktionspolymeren und nanostrukturierten (Hybrid-)Materialien zu erschließen. Sie zielen auf die exakte Einstellung der Architektur, Funktionalität, Selbstorganisation und Nanostruktur von Polymeren über neue und verbesserte Synthesestrategien und die Steuerung der physikalischen Wechselwirkungen und Grenzflächeneigenschaften. Erreicht werden soll ein besseres Verständnis der Zusammenhänge zwischen chemischer Struktur bzw. Architektur, der Nanostruktur und den makroskopischen, mesoskopischen und nanoskopischen Materialeigenschaften.

Für eine Funktionsintegration wird sichergestellt, dass die Materialien reproduzierbar, langzeitstabil in ihrer Funktion, umweltverträglich und kostengünstig in der gewünschten Funktionalität und Morphologie in hochintegrierte Bauteile und in komplexe Materialverbunde eingebaut werden können. Zur Nutzung von einzelnen Makromolekülen bzw. Polymerketten als nanoskalige Funktionselemente wird neben der genauen Anpassung der Chemie und Architektur der Polymermoleküle eine exakte Steuerung der Positionierung und Manipulation der Einzelmoleküle auf nanoskopischer Ebene sowie die Integration dieser Nanoelemente in makroskopische Systeme und Bauteile gewährleistet. Für die dazugehörige chemische und strukturelle Analyse auf nanoskopischer Ebene werden modernste Charakterisierungs­techniken genutzt.  

  • Entwicklung von neuen Synthesestrategien und Anwendung verschiedener Methoden der Grenzflächenchemie zur Darstellung von maßgeschneiderten funktionalen und nanostrukturierten Polymersystemen
  • Studium der physikalischen Wechselwirkungen und Prozesse von nanostrukturierten Polymersystemen an Grenzflächen (inkl. Modellierung strukturbildender Polymersysteme; theoretische Analyse)
  • Reproduzierbare und strukturierte Nanotemplate für Anwendungen in Nanoelektronik, Energie- und Umwelttechnik und hochintegrierter  Mikrosystem­technik
  • Mikro- und nanostrukturierten responsiven Funktionsschichten für Smart Systems
  • Erzeugung technisch relevanter Funktionsschichten durch gezielte Steuerung der Nanostruktur und der Grenzflächenchemie und -funktionalität der Polymere 
 
Functional nanostructured interfaces and polymer systems
Funktionale nanostrukturierte Grenzflächen und Polymersysteme

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