Temperaturmodulierte Differenzialkalorimetrie
Differenzialkalorimetrie (DSC) dient generell zur Messung der temperaturabhängigen spezifischen Wärmekapazität in Materialien und wird verwendet um Phasenübergänge, Glasübergänge oder auch chemische Umwandlungsprozesse zu studieren. Temperaturmodulierte DSC ermöglicht es nun einen Schritt weiter zu gehen und eine frequenzabhängige dynamische Suszeptibilität zu messen, nämlich die komplexe Wärmekapazität, die Aufschluss gibt über dynamische Prozesse im Material und die damit komplementär ist zu vielen anderen dynamischen Methoden, wie dielektrische Spektroskopie oder Lichtstreuung. Diese Methode soll an unserem neuen DSC Gerät erprobt und an ersten Systemen angewandt werden.
Differenzialkalorimetrie: Die Signatur von Debye- und und Betaprozessen
Normalerweise wird in der Differenzialkalorimetrie glasbildender Systeme nur die Signatur der Hauptrelaxation, des sog. Alphaprozesses, untersucht. Diese Signatur ist als „Glasstufe“ bekannt. Nun gibt es insbesondere in Monoalkoholen zusätzliche Relaxationsprozesse, deren Signatur jüngst in verschiedenen dynamischen Methoden identifiziert wurde. An sorgfältig ausgewählten vielversprechenden Systemen soll nach dieser SIgnatur nun auch in der DIfferenzialkalorimetrie gesucht werden. Hier sollen die Grenzen unserer neuen DSC Apparatur erprobt werden, die hohe Empfindlichkeit bei hohen Heiz- und Kühlraten verspricht.
Mehr über die Differenzalkalorimetrie erfahren Sie unter Methoden
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Multispeckle-Lichtstreuung
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtstreumethoden erlaubt es die Multispeckle Lichtstreuung mit Hilfe einer Kamera die Dynamik in sog. nichtergodischen Systemen wie Gelen, Gläsern oder Nanokompositen zu untersuchen. Um die Empfindlichkeit der Methode zu steigern soll ein Linsen-Pinhole System in die bestehende Apparatur eingebaut und erprobt werden.
Dynamisch Lichtstreuung an Mono- und Polyalkoholen
Alkohole weisen neben der Hauptrelaxation weitere Relaxationsprozesse auf deren Ursprung und Bedeutung heftig diskutiert wird. Vor kurzem ist es unserer Gruppe gelungen, diese Prozesse auch in der dynamischen Lichtstreuung zu identifizieren. Eine systematische Untersuchung von Mono- und Polyalkohol-Reihen mit dielektrischer Spektroskopie und dynamischer Lichtstreuung soll nun Einblick in die mikroskopische Natur dieser Prozesse geben.
Dynamische Lichtstreuung und dielektrische Spektroskopie an Ionogelen
Ionogele, Mischungen aus Gelatine, Wasser und einer ionischen Flüssigkeit („Wackelpudding mit hoher Leitfähigkeit“) sind Substanzen mit vielversprechenden Eigenschaften, auch für verschieden potenzielle Anwendungen, in denen die Beziehungen zwischen Leitfähigkeit und molekularer Dynamik bisher kaum verstanden sind. In ersten Experimenten sollen diese Systeme präpariert und Messungen mit depolarisierter Lichtstreuung und dielektrischer Spektroskopie durchgeführt werden, um Leitfähigkeit und molekulare Dynamik in diesen Systemen in Beziehung zu setzen.
Mehr über ionische Flüssigkeiten und Ionogele erfahren Sie unter Forschungsgebiete
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Depolarisierte Dynamische Lichtstreuung im GHz/THz Bereich
Mit Hilfe eines Tandem-Fabry-Perot Interferometers und eines Doppelmonochromators soll die Reorientierungsdynamik in Flüssigkeiten untersucht werden. Beide Spektrometer müssen in Betrieb genommen und in ersten Messungen an unterkühlten Flüssigkeiten erprobt werden. Ziel ist es in Kombination mit der Photonenkorrelationsspektroskopie Reorientierungsdynamik über mehr als 16 Größenordnungen in der Zeit zu verfolgen.
Lichtstreuung an Polymer Weichmacher Systemen und binären Gläsern
In Mischungen aus großen und kleinen Molekülen können in der Nähe des Glasübergangs sehr komplexe und interessante dynamische Phänomene auftreten. Depolarisierte dynamische Lichtstreuung bietet dabei eine außergewöhnliche Möglichkeit diese Phänomene komponentenselektiv zu verfolgen und ein Bild der molekularen Vorgänge auf unterschiedlichen Längen- und Zeitskalen zu erhalten. Diese Vorgänge sind in einer Vielzahl von Anwendungen von Bedeutung und können hier an einfachen Modellsystemen studiert werden.
Solvatationsdynamik an Monoalkohol Wasser Mischungen
Solvatationsdynamik ist eine spektroskopische Methode, bei der man mit Hilfe von Farbstoffmolekülen lokale Information über die molekulare Dynamik in heterogenen oder nanostrukturierten Systemen gewinnen kann. Hier soll diese Methode auf Monoalkohol/Wasser Mischungen angewandt werden, wo aufgrund des amphiphilen Charakters vieler Alkohole Clusterbildung und Struktur auf unterschiedlichen Längenskalen zu erwarten ist. Die Auswirkung dieser Strukturbildung auf die Dynamik kann so untersucht werden.
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Oberflächendynamik in Kolloidsuspensionen
Häufig sind Kolloidteilchen wichtiger Bestandteil von Nanokompositmaterialien, mit deren Hilfe man viele Materialeigenschaften „maßschneidern“ kann. Eine wichtige Frage ist dabei, wie die Oberfläche der Kolloide die Dynamik und damit die makroskopischen Eigenschaften der sie umgebenden Matrix verändert. Mit Hilfe der lokalen Solvatationsmethode soll nun die Dynamik von Lösungsmittel- und Matrixmolekülen nahe der Oberfläche von Kolloidteilchen studiert werden, indem Farbstoffmoleküle auf der Kolloidoberfläche verankert werden. Dadurch werden einzigartige lokale Informationen über die oberflächennahe Relaxationsdynamik zugänglich, die sonst mit keiner anderen Methode erreichbar sind.
