Kernmagnetische Resonanzspektroskopie und Computersimulationen zum Studium von Polymerdynamik in biologischen und technologischen Verbundstoffen

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In der Natur und der Technologie wird ausgenutzt, dass sich durch eine Kombination geeigneter Komponenten Materialien mit neuen Eigenschaften erzeugen lassen. In solchen Verbundstoffen führen die Wechselwirkungen der Komponenten zu komplexen Struktur-Dynamik-Beziehungen auf mikroskopischer Ebene, welche die Funktionalität bestimmen. Ein Verständnis der molekularen Dynamik ist daher Voraussetzung für das Design neuer Materialien. Neben der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie sind molekulardynamische Simulationen, vor allem infolge der rasanten Entwicklung der Computertechnologie, zur Analyse molekularer Dynamik besonders gut geeignet. Ziel des Projekts ist es, das Potenzial beider Methoden durch einen kombinierten Einsatz weiter zu erhöhen, um auf diese Weise natürliche und technologische Verbundstoffe zu untersuchen, die Polymere als zentrale Komponente enthalten. Einerseits wird für Proteine das Zusammenspiel von Protein- und Lösungsmitteldynamik studiert, um ein grundlegendes Verständnis der biologischen Funktion zu entwickeln. Anderseits wird am Beispiel von Nano-Verbundstoffen Polymerdynamik an Grenzflächen analysiert, die in zahlreichen technologischen Anwendungen von Polymeren eine wichtige Rolle spielt.