Prinzipien der Biomineralisation: Kristallisation von Calciumcarbonat an templatbeschichteten Oberflächen

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Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuartiger, hierarchisch aufgebauter anorganischer Materialien auf selbstorganisierten Schichten (SAMs) organischer Templatmoleküle. Die wissenschaftliche Kernproblematik ist die Übertragung biologischer Selbstorganisationskonzepte auf die Synthese anorganischer Verbindungen. Durch Variation der Grenzflächen sollen die Faktoren, welche für die Kristallisation anorganischer Verbindungen wie Calciumcarbonat, Calciumphosphat (Apatit) bzw. Silica (SiO2) verantwortlich sind, ermittelt werden. In diesem Projekt sollen die Grundlagen der Keimbildung von Calciumcarbonat in wäßriger Lösung untersucht werden. Dabei sollen · templatbeschichtete Oberflächen als vereinfachte Modelle biologischer Grenzflächen zur gezielten und kontrollierten Veränderungen der Keimbildung eingesetzt werden, · mechanistische Untersuchungen zum Wachstum von Calciumcarbonat-Kristallen auf templatbeschichteten Kolloid-Partikeln mit Hilfe von Neutronen-Kleinwinkelstreuung durchgeführt werden (Kooperation mit Dr. D. Schwahn, Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich) · Ansätze zum Verständnis die Formgebungsproblematik durch Oberflächenfixierung von geordneten monomolekularen Schichten aus identischen Bausteinen (bakterielle S-Schichten) erarbeitet werden. Die Funktionalität der Bausteine (Oberflächengruppen) kann im Bedarfsfall gentechnisch verändert werden (Kooperation mit Prof. Dr. H. König, Institut für Mikrobiologie, Universität Mainz). · Promotoren der Kristallisation von Calciumcarbonat an Oberflächen fixiert werden, um eine Kontrolle der Ionenkonzentrationen im Nucleationsstadium zu erreichen (Kooperation mit Prof. Dr. W. E. G. Müller, Institut für Physiologische Chemie der Universität Mainz).