| Autor(en): |
Christof Ecker |
Titel: |
Conformations of single polymer chains on surfaces – non-equilibrium, equilibrium and manipulation |
| Gutachter: |
I. M. Sokolov; J. P. Rabe; R. v. Klitzing |
| Erscheinungsdatum: |
20.07.2005 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10047637)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Rasterkraftmikroskopie, Einzelmolekül, Polymerkonformation, Manipulation |
| Schlagwörter (eng): |
scanning force microscopy, single molecules, polymer conformation, manipulation |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Ecker, Christof:
Conformations of single polymer chains on surfaces – non-equilibrium, equilibrium and manipulation;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 20.07.2005, urn:nbn:de:kobv:11-10047637
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| Abstract (ger): |
| In dieser Arbeit wurden auf Substratoberflächen adsorbierte
Polymermoleküle mit Rasterkraftmikroskopie (RKM) untersucht. Dabei war
die Form der Moleküle (Konformation) von besonderem Interesse. Sie ist
von zentralerer Bedeutung in der Polymerphysik und wird üblicherweise
in Lösung und mit Streumethoden untersucht. Polymerkonformationen auf
Oberflächen sind heutzutage noch wenig untersucht. Üblicherweise wird
das Verhalten nach dem so genannten Wormlike-Chain Modell
angenommen. Es basiert auf der Annahme, dass die Kettenbiegung nur aus
thermischen Fluktuationen resultiert, so dass sich die Kettenform
durch statistische Mechanik beschreiben lässt.
Es wurden für verschiedene Modellsystem einzelne Moleküle
hochaufgelöst abgebildet und die Konformation aus den Bildern
bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass die idealisierte Vorstellung des
Wormlike-Chain Modells tatsächlich nur für wenige der untersuchten
Systeme erfüllt ist. Abweichende Konformationen sind oft auffallend
regelmäßig: entweder sinusartig mäandrierte oder spiralförmig
gedrehte. Beide Charakteristika lassen sich aus dem Prozess der
Adsorption erklären, was zeigt, dass die Moleküle auf dem Substrat
immobil sind, so dass eine thermische Relaxation der Konformation
verhindert ist.
Konformtionen lassen sich mit RKM nicht nur beobachten, sondern auch
gezielt verändern (Nanomanipulation). Für dendronisierte Polymere
konnte so gezeigt werden, dass es einen glasartigen Zustand für das
einzelne Molekül gibt. In diesem Zustand verhält sich das Molekül
nicht mehr wie eine bewegliche Kette, sondern formstabil, ähnlich
einem makroskopischen festen Körper.
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| Abstract (eng): |
| In this work single polymer molecules adsorbed onto substrate surfaces
were investigated by scanning force microscopy (SFM). The focus was on
the shape (conformation) of the molecules, which is of central
importance in polymer physics. It is commonly investigated in solutions
and with scattering methods. Conformations on surfaces are only little
investigated thus far. Often a behavior according to the so-called
worm-like chain model is assumed. It is based on the assumption that
chain bending results entirely from thermal fluctuations so that the
overall chain shape can be described by statistical mechanics.
For several model systems single molecules were imaged and the
conformation was determined from the images. It was found that the
idealistic wormlike chain behavior is only valid for a few
systems. Deviations are often remarkable regular: either sine-like
undulated or spiral wound. Both characteristics can be explained from
the process of adsorption, indicating that molecules are immobile on
the substrate so that thermal relaxation is inhibited.
Conformations can not only be imaged using the SFM, but also changed
in a defined way (nanomanipulation). Manipulation experiments with
dendronized polymers the existence of a glassy state for the single
polymer. In this state the molecule no longer behaves as a flexible
chain but remains its shape, similar to a macroscopic solid body.
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