Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage Problemstellungen im Bereich der Kolloid und Grenzflächenchemie selbständig zu erkennen, zu analysieren und werden selbständig die geeigneten Ansätze auf neue Sachverhalte übertragen können.
Studenten kennen und verstehen die fachübrgreifenden Grundlagen und moderne experimentelle Methoden, Theorien und Simulationstechniken in der Kolloid und Grenzflächenchemie. Die Kolloid- und Grenzflächenphysik und -chemie ist eine fachübergreifende Disziplin die sich mit Grundlagen der molekularen Ordnung und Wechselwirkung in kolloidalen Systemen befasst. Anwendungen umfassen Beispiele aus vielen Gebieten der Bio-, Natur- und Lebenswissenschaften sowie der technischen Anwendung im medizinischen und technischen Bereich.
Dazu zählen inter und intramolekulare Wechselwirkungen, Grenzflächenstrukturen und Wechselwirkungen in kolloidalen Systemen, kolloidale Stabilität, selbstorganisierte Strukturen (Lipidschichten, Micelle, Liposome…) und dynamische und statische Oberflächenphenomäne (z.B. Kontaktwinkel, Be-/Entnetzung, Marangoni Effekte), sowie spezifischen (z.B. Schlüssel/Schloss) und nicht spezifische Wechselwirkungen.
I MOLEKULARE GRUNDLAGEN
- Thermodynamik und statistische Aspekte molekularer Wechselwirkungen
- Anziehende moekulare Wechselwirkungen
- Repulsive Wechselwirkungen, Paar-Potentiale, und Struktur in flüssigen Medien
- Spezielle Wechselwrikungen: Wasserstoffbrücken, Hydrophile und Hydrophobie
- Nicht-gleichgewichts- und zeitabhängige Wechselwirkungen
II OBERFLÄCHEN, GRENZFLÄCHEN UND KOLLOIDALE SYSTEME
- Definitionen, Beispiele und Allgemeines
- Charakterisierung von Grenz- und Oberflächen
- Oberflächensensitive experimentelle Methoden
III WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN PARTIKELN UND OBERFLÄCHEN
- Skalenübergreifende Konzepte zur Beschreibung molekularer und Wechselwirkungen
- Gegensätze von molekularen, kolloidalen und Oberflächenwechselwirkungen
- Wechselwirkungen zwischen kolloidalen Partikeln und Oberflächen
IV TECHNISCHE BEISPIELE
- Kolloidale Systeme
- Experimentelle Charakterisierung kolloidaler Systeme
- Haftung und Benetzung
- Reibung und Reibkräfte
- Polymere in Lösung
- Eigenschaften von Polymerlösungen
- Polymere auf Oberflächen und Grenzflächen
V SELBSTORGANISIERTE STRUKTUREN UND BIOLOGISCHE SYSTEME
- Thermodynamik und Kinetik der Selbsorganisation
- Weiche und biologische Strukturen
- Wechselwirkungen biologischer Strukturen und Membranen
- Dynamische und nicht-gleichgewicht basierte Wechselwirkungen in biologischen Systemen
Untericht erfolgt aus einer Mischung aus Vortrag und Diskussion, auf Basis neuester Forschungsergebnisse. Es werden ausgewählte wissenschaftliche Publikation online zum Selbsstudium zur Verfügung gestellt, und jeweils in den Einheiten diskutiert.
