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Synthese von Terpyridin–Derivaten zum Aufbau sequenz-kontrollierter Polymere
Assoziierende Polymere enthalten funktionelle Einheiten, die in der Lage sind durch nicht-kovalente Wechselwirkungen transiente Bindungen einzugehen und ein supramolekulares Polymernetzwerk zu bilden. Für systematische Studien an solchen Netzwerken eignen sich Vernetzungsmotive mit definierter Stöchiometrie und bekannter, variierbarer Bindungsstärke, wie beispielsweise die Bis-Terpyridin Komplexe verschiedener Übergangsmetalle. Um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen solcher Gele systematisch untersuchen zu können, werden Terpyridin-funktionalisierte Polymere mit definierter Primärstruktur benötigt. Die in unserer Gruppe angewendeten Synthesestrategien zum Aufbau solch sequenz-kontrollierter Architekturen erfordern Terpyridin-funktionalisierte Aminosäuren und Diole.
Im Rahmen eines Forschungsmoduls können etablierte Syntheserouten zur Herstellung von Terpyridine Aminosäure-Derivaten reproduziert, optimiert und anschließend in der Festphasensynthese eingesetzt werden. Alternativ ist auch die Mitarbeit bei der Synthese oligomerer Terpyridin-Diole möglich.
Betreuung: Katharina Breul (kabreul[a]uni-mainz.de)
Stand: Januar 2019; Starttermin: jederzeit
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Structure and Dynamics of Inhomogeneous Model Double Network Hydrogels
Polymer hydrogels are present in our daily life, in food, cosmetics, drugs, and even sophisticated areas like tissue engineering and batteries. Polymer gels can be either chemical, with permanent network junctions, or physical, with reversible bonds. This offers diverse network properties, like high mechanical strength versus self-healing. Double network hydrogels are a new class of polymer gels that contain both chemical and physical network junctions. They can impart stimuli-responsiveness to the chemical gels, but specifically, they deliver high toughness. This is realized by repetitive reversible breakage of physical bonds and dissipation of the applied force.
Hydrogels are often illustrated as a perfect mesh structure with a uniform stand length. However, depending on the preparation method, they instead contain several types of inhomogeneities at different length scales, which significantly amplify at the swollen state and affect their properties like clarity and permeability. We deliberately add such inhomogeneities into the structure and chemical constitutes of a model double network hydrogel and study the consequences using light scattering, Fluorescence Recovery after Photobleaching (FRAP), and rheology. The ideally homogeneous network is already synthesized in our group and under similar investigations. This means that the polymer precursors are available, and we are know looking for candidates who are interested in preparing the inhomogeneous gels and performing the aforementioned studies in the prescribed timeframe of a research module.
Supervisor: Mostafa Ahmadi (ahmadi[a]uni-mainz.de)
Time of posting: January 2019; possible start date: anytime
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Synthese und rheologische Eigenschaften von metallo-supramolekularen Polymernetzwerken
Eine Möglichkeit zur Darstellung supramolekularer Polymernetzwerkstrukturen mit variierenden mechanischen Eigenschaften ist die Bildung von Übergangsmetallkomplexen zwischen Polymerbausteinen mit geeigneten funktionellen Endgruppen und Metallkationen unterschiedlicher Bindungsstärke. Hierfür eignen sich beispielsweise Terpyridin-Einheiten, die durch die Komplexierung von zweiwertigen Kationen (Zn2+, Mn2+, Ni2+) zu reversiblen Verknüpfungspunkten des supramolekularen Netzwerks werden. Zur Erforschung der vorliegenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen solcher und ähnlicher selbst-heilender Materialien ist eine systematische Untersuchung der mechanischen Eigenschaften dieser Polymernetzwerke in Abhängigkeit verschiedener physikalischer Parameter (Polymerkonzentration, Metallkation, Molekulargewicht) notwendig. Im Rahmen des Forschungsmoduls sollen die Poly(ethylenglykol)-basierten Polymerbausteine in einer synthetischen Arbeit zunächst funktionalisiert und anschließend ihre mechanischen Eigenschaften mit Hilfe der Rheologie charakterisiert werden. Für weitere farbstoffbasierte Messtechniken kann zusätzlich ein Teil der Polymere Farbstoff-markiert und anschließend spektroskopisch (UV-Vis) untersucht werden.
Betreuung: Martha Koziol (martha.koziol[a]uni-mainz.de)
Stand: März 2019; Starttermin: jederzeit
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