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Keywords
- Lipide (1)
- Monoschicht (1)
- Polyelektrolyt (1)
Ausgangspunkt aller Untersuchungen sind Langmuir-Monoschichten an der Wasser/LuftgrenzflĂ€che. Denn mit diesen Monoschichten kann die OberflĂ€cheladungsdichte eingestellt werden. Sie werden durch amphiphile MolekĂŒle 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 können, benötigt man experimentelle Methoden, die in der Lage sind, Konformation und Be- legungsdichte von adsorbierten Polyelektrolyten an OberflĂ€chen aufzulösen. Diese Strukturen, auf der Nanometerskala, werden mit Röntgenreflektion und Röntgendiffraktion unter streifendem Einfall untersucht.Die Strukturda- ten werden durch thermodynamische Untersuchungen ergĂ€nzt. Die Untersuchungen werden fĂŒr elektrostatische KrĂ€fte mit hoher Ampli- tude und langer Reichweite durchgefĂŒhrt. Die Lösungen der Polyelektrolyte (c PSS = 0.01 mmol/L bezogen auf die Monomerkonzentration) sind so einge- stellt, dass eine fast vollstĂ€ndige Ladungskompensation (70-90%) stattfindet. Unter diesen Bedingungen adsorbieren PE entweder flach als 2-dimensionales KnĂ€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 PersistenzlĂ€nge LP charakterisiert werden.So kann geklĂ€rt werden,ab welcher KonturlĂ€nge LK Polyelektrolyte nicht mehr stĂ€bchenförmig sondern als 2-dimensionales KnĂ€uel adsorbieren. Untersucht werden negativ geladene PSS (Polystyron Sulfonat) mit un- terschiedlichen KonturlĂ€ngen LK.Diese adsorbieren an die positiv geladene DODA Lipid-Monoschicht (Dioctadeyldimethylammonium). Die PersistenzlĂ€nge LP fĂŒr adsorbiertes PSS an DODA ist direkt aus den thermodynamischen Daten ermittelt worden. Als Funktion der KonturlĂ€nge LK wurde der OberflĂ€chendruck Ï c sowie die erste Ableitung dÏc /dT unter- sucht. Daraus lĂ€Ăt sich die PersistenzlĂ€nge des adsorbierten PSS LP â 210 Ă
bestimmen. Die OberflĂ€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 Röntgendiffraktion immer eine fache 2-dimensionale lamellare Phase der adsorbierten PSS Ketten detektiert.Hierbei bilden KonturlĂ€ngen LK < 110 Ă
eine Ausnahme. Es wird keine 2-dimensionale lamellare Phase fĂŒr geringe OberflĂ€chenladungsdichte (LE Phase der Lipide) gefunden. Die Röntgenreflektion kann aber zeigen, dass PSS Ketten, unabhĂ€ngig von der KonturlĂ€nge LK, immer flach an der Lipidmonoschicht adsorbieren. Wenn steife kurze Ketten (LKâ€110Ă
<LP ) an der LC Phase der Lipid- Monoschicht adsorbieren, liegen sie aber in der 2-dimensionalen lamellare Phase. Der Ăbergang von der LE in die LC Phase der Lipid-Monoschichten erfolgt gleichzeitig mit dem Ăbergang von der ungeordneten flachen zur 2- dimensionalen lamellare Phase der adsorbierten kurzen PSS Ketten. Daher zeigt die Enthalpie âH des LE/LC PhasenĂŒbergangs ein Maximum bei L K =110 Ă
. Im nĂ€chsten Schritt wird die Elektrostatik zwischen der Lipid-Monoschicht und den Polyelektrolyte untersucht.Die maximale OberflĂ€chenladungsdichte der Lipid-Monoschicht wird durch eine Mischung von geladenen DODA und ungeladenen DPPC (Dipalmitoylphosphatidylcholine) eingestellt. Röntgendiffraktionsmessungen 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 OberflĂ€chenladungsdichte weiter ab, so wird keine Bildung der 2-dimensionalen lamellaren Phase beobachtet. Die Abnahme der maximalen OberflĂ€chenladung fĂŒhrt zu einer niedrigen Belegungsdichte und so zu einem gröĂerem Kettenabstand dPE. Die Linienladungsdichte wird durch unterschiedliches PâTrisAAxârandâAMPS1âx auf 90% oder 50% verringert. Röntgendiffraktionsmessungen an PE mit unterschiedlichen Linienladungsdichten zeigen auch hier eine 2-dimensionale lamellare Phase. Die verringerte Linienladungsdichte erzwingt eine höhere Belegungsdichte um eine 70-90% Ladungskompensation zu erreichen. Dieses fĂŒhrt 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 Röntgendiffraktion nicht mehr aufgelöst werden kann.