Materials World Network: Design of Responsive Materials via Mixed Polymer Brush Approach

材料世界网络:通过混合聚合物刷方法设计响应材料

基本信息

  • 批准号:
    0602528
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-07-01 至 2010-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The focus of this work is on chemical design and characterization of novel responsive nanostructured materials, namely ultrathin films made of mixed polymer brushes, with controlled and variable hydrophilic/hydrophobic/ steric/inonic interactions. To accomplish the objectives of the project a US-German team of specialists possessing complementary expertise in the area has been assembled. The team includes: I. Luzinov (Clemson University, synthesis of (mixed) polymer brushes); S. Minko (Clarkson University, properties/applications of mixed polymer brushes); M. Stamm (Dresden Technical University and Leibniz-Institute for Polymer Research Dresden, protein adsorption onto the mixed polymer brushes); M. Mller (University of Gttingen, theoretical modeling of the mixed brushes); K. Hinrichs/N. Esser and K.-J. Eichhorn (Institute for Analytical Sciences in Berlin, study of the brushes with spectroscopic ellipsometry). Based on a creative combination of polymer physics, chemical synthesis, and self-assembly, the investigators propose a novel route for the fabrication of smart responsive materials with the ability to switch interactions and to adapt their interfacial chemical composition upon external signals such as pH, ionic strength, temperature, and electrical potential in aqueous environment. The thin polymer films with smart properties will be especially designed from functional polymers with different chemical architecture and size. This work will examine the critical question of how to tailor surface of synthetic materials which can (1) easily and effectively establish a desired level of interactions with colloidal/nano particles as well as biological systems (proteins and cells) in aqueous environment; (2) change the interaction over a broad range upon an external signal.Successful completion of this proposed research will have broad impact on materials science, since the composition and behavior of surfaces and interfaces plays a pivotal role in dictating the overall efficiency of most materials and devices. Another priority of the proposed project is involvement of the brightest high-school, undergraduate and graduate students in modern surface science and nanotechnology research. The project will result in the training of students in the area of surface modification and characterization of nanostructured materials. Students also will greatly benefit from collaboration between US and German research institutions, as they will be actively involved in international research collaborations planned within the framework of the project.
这项工作的重点是新型响应纳米结构材料的化学设计和表征,即由混合聚合物刷制成的超薄膜,具有受控和可变的亲水/疏水/空间/离子相互作用。 为了实现该项目的目标,已经组建了一支由在该领域拥有互补专业知识的美德专家组成的团队。该团队包括:I. Luzinov(克莱姆森大学,(混合)聚合物刷的合成); S. Minko(克拉克森大学,混合聚合物刷的特性/应用); M. Stamm(德累斯顿工业大学和德累斯顿莱布尼兹聚合物研究所,混合聚合物刷上的蛋白质吸附); M. Mller(哥廷根大学,混合画笔的理论建模); K.辛里奇/N。埃塞尔和 K.-J。 Eichhorn(柏林分析科学研究所,用光谱椭圆光度法研究画笔)。基于聚合物物理、化学合成和自组装的创造性结合,研究人员提出了一种制造智能响应材料的新途径,该材料能够根据外部信号(例如水环境中的 pH、离子强度、温度和电势)切换相互作用并调整其界面化学成分。 具有智能特性的聚合物薄膜将由具有不同化学结构和尺寸的功能聚合物专门设计。 这项工作将研究如何定制合成材料表面的关键问题,该材料可以(1)轻松有效地在水环境中与胶体/纳米颗粒以及生物系统(蛋白质和细胞)建立所需水平的相互作用; (2)根据外部信号改变大范围的相互作用。这项研究的成功完成将对材料科学产生广泛的影响,因为表面和界面的组成和行为在决定大多数材料和设备的整体效率方面起着关键作用。 该项目的另一个优先事项是让最聪明的高中生、本科生和研究生参与现代表面科学和纳米技术研究。 该项目将对学生进行纳米结构材料表面改性和表征领域的培训。 学生也将从美国和德国研究机构之间的合作中受益匪浅,因为他们将积极参与该项目框架内计划的国际研究合作。

项目成果

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  • 通讯作者:
    Sergiy Minko

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