Farbstoffmarkierte Nanogele mit optisch schaltbaren Wechselwirkungen zur gezielten Bildung supramolekularer Aggregatstrukturen

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Im Rahmen dieses Projektes sollen sphärische Nanopartikel hergestellt werden, bei denen sich eine chemische Vernetzung der Teilchen optisch an- und ausschalten sowie in ihrer Stärke variieren läßt. Über einen Sol-Gel-Prozeß werden aus dem Monomerbaustein Trimethoxymethylsilan zunächst hochvernetzte und mit einer äußeren funktionellen Schale aus Chlorbenzyltrimethoxysilan umgebene sphärische Partikel mit Radius ca. 10 nm synthetisiert. An die auf der Kugeloberfläche befindlichen Funktionalitäten werden anschließend geeignete photoreaktive Farbstoffe chemisch angekoppelt. Gut geeignet für das beabsichtigte Forschungsziel sind Coumarinderivate, die bei Bestrahlung mit langwelligem uv-Licht eine reversible Dimerisierung über eine 2+2 Cycloaddition zeigen. Bei Bestrahlung mit kurzwelligem uv-Licht können diese Dimere wieder in die Monomere gespalten werden. Ein solches System erlaubt somit die Einführung reversibler interpartikulärer chemischer Bindungen und damit eine Steuerung des Aggregationsverhaltens. Durch geeignete Photomanipulation sollen Größe und Struktur der kolloidalen Aggregate gezielt eingestellt werden. Die Experimente sollen durch Brownian-Dynamics Computersimulationen ergänzt werden, um so ein quantitatives Verständnis des photoregulierbaren Aggregationsprozesses zu erhalten.