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Nanotechnologie

Zwillingspolymerisation für nanostrukturierte Hybridmaterialien

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Besonders zukunftsträchtig: Simultane Zwillingspoylmerisation

Eine besonders zukunftsträchtige Methode zur Herstellung völlig neuer, bisher unbekannter Materialien bietet die simultane Zwillingspolymerisation (ZP) [15]. Hierbei werden zwei Zwillingsmonomere A-C und A-D mit jeweils identischer anorganischer Komponente A aber unterschiedlichen organischen Komponenten C und D gleichzeitig polymerisiert (s. Abb. 3). Aus beiden Zwillingsmonomeren bildet sich das gleiche anorganische Polymer – ein Homopolymer von A. Die beiden organischen Polymere C und D sind dann in den Poren des anorganischen Netzwerkes eingeschlossen. Wenn sie miteinander reagieren können, entsteht ein Copolymer. Ist zwischen C und D keine Reaktion möglich, dann liegen beide Polymere als Mischung (polymer blend) vor. Natürlich ist auch der Fall möglich, dass Zwillingsmonomere mit unterschiedlichen anorganischen Komponenten und gleichen organischen Komponenten polymerisiert werden (A-C + B-C). Diese Prinzipien wurden bereits erfolgreich für silizium- und titanhaltige Zwillingsmonomere erprobt. Im Falle der simultanen ZP von Zwillingsmonomeren mit gleicher organischer Koponente (A-C + B-C) gilt: Hervorgerufen durch die Bildung des Homopolymers C, welches sofort vernetzen kann, werden die reaktiven Fragmente A und B der Zwillingsmonomere im Verlauf des komplexen Polymerisationsprozesses in einem nanoskopischen Raum in Kontakt gebracht. Dabei können sie entweder miteinander reagieren oder nebeneinander unreagiert verbleiben (s. Abb. 3). Durch diesen Trick könnten auch solche Fragmente, die unter makroskopischen Bedingungen aus thermodynamischen oder kinetischen Ursachen nicht reagieren, miteinander zur Reaktion gebracht werden.

Mit dem Prinzip der Zwillingspolymerisation ist es perspektivisch möglich, nanostrukturierte Hybridmaterialien mit nahezu beliebiger Zusammensetzung und mit verschiedenen Längenskalen der Nanostrukturkomponenten herzustellen. Auch die gezielte Synthese von Hohlkörpern oder die Beschichtung verschiedenster Substrate gelingt mit ihrer Hilfe.

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Literatur

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[16] S. Penzcek, G. Moad, Glossary of Terms Related to Kinetics, Thermo-dynamics and Mechanisms of Polymerization (IUPAC Recommandations 2007), http://www.iupac.org/reports/provisional/abstract 07/moad-prs.pdf

[17] T. Ebert, G. Cox, E. Sheremet, O. Gordan, D. Zahn, F. Simon, S. Spange Chem. Commun. 2012, 48, 9867-9869.

[18] F. Böttger-Hiller, A. Mehner, S. Anders, L. Kroll, G. Cox, F. Simon, S. Spange, Chem. Commun. 2012, DOI: 10.1039/C2CC35112A.

* Prof. Dr. S. Spange, T. Löschner und Dr. A. Seifert: Technische Universität Chemnitz, 09111 Chemnitz, Tel. +49 (0)3 71 / 5 31 - 2 12 30

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