Polymere aus funktionellen Clustern

01.01.2007 - 31.05.2010
Forschungsförderungsprojekt
Eine Unterklasse an anorganisch-organischen Hybridmaterialien mit wachsender Bedeutung sind Polymere die durch anorganische Cluster vernetzt sind. Bei der Herstellung derartiger Materialien werden Cluster mit funktionellen organischen Liganden zusammen mit organischen Monomeren polymerisiert. In früheren Arbeiten haben wir dafür Carboxylat-substituierte Titan- und Zirconium-Oxo-Cluster verwendet, d.h. Cluster ohne inhärente physikalische Eigenschaften. Diese Cluster beeinflussen die Eigenschaften der resultierenden Hybridmaterialien durch eine Kombination von Nano-Füller und Vernetzer-Effekten. In dem vorgeschlagenen Projekt wollen wir eine dritte Dimension an Eigenschaften hinzufügen, indem wir Cluster einsetzen, die aufgrund ihrer inhärenten physikalischen Eigenschaften zusätzlich spezielle magnetische oder optische Eigenschaften in die Hybridpolymere einbringen. In den Hybridmaterialien werden daher die Eigenschaften organischer Polymerer, z.B. Verarbeitbarkeit, Elastizität usw., mit denen der Nanobausteine kombiniert. Im ersten Teil des Projekts werden funktionelle Cluster mit funktionellen (polymerisierbaren) Liganden synthetisiert. Wir werden uns dabei auf drei Cluster-Klassen konzentrieren, nämlich Eisencluster als Vertreter für magnetische Cluster, Zink- und Cadmiumsulfid-Cluster die interessante optische Eigenschaften in das Hybridmaterial einbringen könnten, und die weitgehend unerforschten Lanthanoid-Cluster mit möglicherweise speziellen optischen und/oder magnetischen Eigenschaften. Wir wollen hauptsächlich bekannte Clustertypen durch funktionelle Liganden modifizieren, wozu mehrere unterschiedliche Methoden und unterschiedliche Ligandentypen zu Einsatz kommen sollen. Damit können auch neue funktionelle Gruppen auf die Clusteroberfläche gebunden und Polymerisationsmethoden angewandt werden, die mit Carboxylat-substituierten Clustern nicht möglich waren. Die Hybridpolymere werden durch Polymerisation von Mischungen geeignet substituierter Cluster und organischen Co-Monomeren hergestellt. Wir werden hauptsächlich radikalische Polymerisationen anwenden, aber auch schrittweise Polymerisationsmethoden, um z.B. Hybridpolymere mit Polyester- oder Polyamid-Grundstruktur herzustellen. Bei der Charakterisierung der Polymere werden die Verteilung der Cluster im Polymeren, Eigenschaften, die auf den Füller- und Vernetzer-Effekt zurückzuführen sind, z.B. Quellverhalten, thermische Stabilität oder mechanische Eigenschaften, aber auch Eigenschaften die durch die Cluster verursacht werden, z.B. magnetische oder optische Eigenschaften, im Vordergrund stehen. Die Verwendung funktioneller Cluster zur Herstellung von Hybridpolymeren hat daher mehrere miteinander verknüpfte Aspekte, die spezielle Herausforderungen darstellen: es werden neue Clustertypen als Nanobausteine eingesetzt und andere Ligandentypen verwendet um polymerisierbare Gruppen auf die Clusteroberfläche zu binden. Die funktionellen/funktionalisierten Cluster werden möglicherweise die Polymerisationsreaktionen beeinflussen, aber bieten auch neue Optionen für die Polymerisation.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Clusterclusters
PolymerePolymers
Hybridmaterialienhybrid materials
MagnetismusMagnetism
LuminiszenzLuminescence