@phdthesis{Ortmann2015,
  author    = {Thomas Ortmann},
  title     = {Thermodynamische und r{\"o}ntgenografische Untersuchungen an Lipidmonoschischten und adsorbierten Polyelektrolyten},
  journal    = {Thermodynamic and X-ray studies of lipid monolayer and adsorbed polyelectrolytes},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002186-8},
  year      = {2015},
  abstract  = {Ausgangspunkt aller Untersuchungen sind Langmuir-Monoschichten an der Wasser/Luftgrenzfl{\"a}che. Denn mit diesen Monoschichten kann die Oberfl{\"a}cheladungsdichte eingestellt werden. Sie werden durch amphiphile Molek{\"u}le gebildet.Die hydrophoben Alkylketten sind zur Luftseite und die hydrophile Kopfgruppe zur Wasserseite orientiert.Die Phasen der Lipid- Monoschicht und die Belegungsdichte werden extern eingestellt. Die Lipid- Monoschicht kann je nach Anordnung der Alkylketten verschiedene unter- schiedliche Phasen zeigen. Um die adsorbierten Polyelekrolyte zu beschreiben zu k{\"o}nnen, ben{\"o}tigt man experimentelle Methoden, die in der Lage sind, Konformation und Be- legungsdichte von adsorbierten Polyelektrolyten an Oberfl{\"a}chen aufzul{\"o}sen. Diese Strukturen, auf der Nanometerskala, werden mit R{\"o}ntgenreflektion und R{\"o}ntgendiffraktion unter streifendem Einfall untersucht.Die Strukturda- ten werden durch thermodynamische Untersuchungen erg{\"a}nzt. Die Untersuchungen werden f{\"u}r elektrostatische Kr{\"a}fte mit hoher Ampli- tude und langer Reichweite durchgef{\"u}hrt. Die L{\"o}sungen der Polyelektrolyte (c PSS = 0.01 mmol/L bezogen auf die Monomerkonzentration) sind so einge- stellt, dass eine fast vollst{\"a}ndige Ladungskompensation (70-90\%) stattfindet. Unter diesen Bedingungen adsorbieren PE entweder flach als 2-dimensionales Kn{\"a}uel oder geordnet in einer 2-dimensionalen lamellaren Phase. Die Untersuchungen sollen herausfinden, welchen Einfluss die elektrostatische Wechselwirkung auf die Kettensteifigkeit von adsorbierten Polyelektrolyten,die durch die Persistenzl{\"a}nge LP charakterisiert werden.So kann gekl{\"a}rt werden,ab welcher Konturl{\"a}nge LK Polyelektrolyte nicht mehr st{\"a}bchenf{\"o}rmig sondern als 2-dimensionales Kn{\"a}uel adsorbieren. Untersucht werden negativ geladene PSS (Polystyron Sulfonat) mit un- terschiedlichen Konturl{\"a}ngen LK.Diese adsorbieren an die positiv geladene DODA Lipid-Monoschicht (Dioctadeyldimethylammonium). Die Persistenzl{\"a}nge LP f{\"u}r adsorbiertes PSS an DODA ist direkt aus den thermodynamischen Daten ermittelt worden. Als Funktion der Konturl{\"a}nge LK wurde der Oberfl{\"a}chendruck π c sowie die erste Ableitung dπc /dT unter- sucht. Daraus l{\"a}{\"s}t sich die Persistenzl{\"a}nge des adsorbierten PSS LP ≈ 210 {\AA} bestimmen. Die Oberfl{\"a}chenladungsdichte der Monoschicht wird durch die Kompression verdoppelt.Simultan wird der Abstand der Polyelektrolytketten dPE halbiert, so dass immer eine 70-90\% Ladungskompensation erreicht wird. Es wird mit R{\"o}ntgendiffraktion immer eine fache 2-dimensionale lamellare Phase der adsorbierten PSS Ketten detektiert.Hierbei bilden Konturl{\"a}ngen LK < 110 {\AA} eine Ausnahme. Es wird keine 2-dimensionale lamellare Phase f{\"u}r geringe Oberfl{\"a}chenladungsdichte (LE Phase der Lipide) gefunden. Die R{\"o}ntgenreflektion kann aber zeigen, dass PSS Ketten, unabh{\"a}ngig von der Konturl{\"a}nge LK, immer flach an der Lipidmonoschicht adsorbieren. Wenn steife kurze Ketten (LK≤110{\AA}<LP ) an der LC Phase der Lipid- Monoschicht adsorbieren, liegen sie aber in der 2-dimensionalen lamellare Phase. Der {\"U}bergang von der LE in die LC Phase der Lipid-Monoschichten erfolgt gleichzeitig mit dem {\"U}bergang von der ungeordneten flachen zur 2- dimensionalen lamellare Phase der adsorbierten kurzen PSS Ketten. Daher zeigt die Enthalpie ∆H des LE/LC Phasen{\"u}bergangs ein Maximum bei L K =110 {\AA}. Im n{\"a}chsten Schritt wird die Elektrostatik zwischen der Lipid-Monoschicht und den Polyelektrolyte untersucht.Die maximale Oberfl{\"a}chenladungsdichte der Lipid-Monoschicht wird durch eine Mischung von geladenen DODA und ungeladenen DPPC (Dipalmitoylphosphatidylcholine) eingestellt. R{\"o}ntgendiffraktionsmessungen zeigen bis zu einem DODA-Anteil von 75\% die Ausbildung einer 2-dimensionalen lamellaren Phase an der LC Phase der Lipid-Monoschicht. Nimmt die maximale Oberfl{\"a}chenladungsdichte weiter ab, so wird keine Bildung der 2-dimensionalen lamellaren Phase beobachtet. Die Abnahme der maximalen Oberfl{\"a}chenladung f{\"u}hrt zu einer niedrigen Belegungsdichte und so zu einem gr{\"o}{\"s}erem Kettenabstand dPE. Die Linienladungsdichte wird durch unterschiedliches P−TrisAAx−rand−AMPS1−x auf 90\% oder 50\% verringert. R{\"o}ntgendiffraktionsmessungen an PE mit unterschiedlichen Linienladungsdichten zeigen auch hier eine 2-dimensionale lamellare Phase. Die verringerte Linienladungsdichte erzwingt eine h{\"o}here Belegungsdichte um eine 70-90\% Ladungskompensation zu erreichen. Dieses f{\"u}hrt zu einem kleineren Kettenabstand dPE. Ein Grenzfall ist bei einer 50\%-igen Linienladungsdichte zu beobachten. Dort konnte an der LC Phase der Lipid-Monoschicht keine 2-dimensionale lamellare Phase der PE beobachtet werden. Der Kettenabstand dPE ist so gering, dass er mit der R{\"o}ntgendiffraktion nicht mehr aufgel{\"o}st werden kann.},
  language  = {de}
}