Modulation von Stofftransport durch polymermodifizierte und schaltbare Nanokanäle

Mathias Diefenbach
2020
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, wie sich die Länge von gepfropften Polymeren innerhalb von Nanokanälen auf den Transport von Ionen Auswirkt. Hierzu wurden einerseits die Reproduzierbarkeit der Membranen bezüglich Kanaldurchmesser und -dichte überprüft sowie andererseits durch Berechnung der Partikelstromdichten ebenfalls berücksichtigt. Im weiteren Verlauf wurde gezeigt, dass die zuvor an Partikeln genutzte RAFT-Polymerisation ebenfalls auf der Oberfläche von
more » ... reproduzierbare und kontrollierte Polymermolmassen liefert. Um eine spätere Abspaltung der Polymere zu vermeiden wurde der sogenannte R-approach (eine Anbindung des Kettentransferagens über dessen R-Gruppe) gewählt, wodurch das Pfropfen des Polymers mittels grafting-from Technik (das Polymer wächst von der Oberfläche aus) realisiert wurde. Auf diesem Weg konnten die Membranen sowohl mit dem neutralen Polymer Poly-N,N'-dimethylacrylamid (PDMAA), einem Copolymer dessen mit Glycidylmethacrylat und der pH-schaltbaren Polymethacrylsäure (PMAA) modifiziert werden. Der Transport durch die Membranen wurde für zwei verschiedenen Triebkräfte bestimmt. Zum einen wurde der Stromfluss durch die Membranen aufgrund eines äußeren elektrischen Feldes betrachtet und in Form der elektrischen Stromdichte verglichen. Zum anderen wurde die Diffusion, getrieben durch einen Konzentrationsgradienten, gemessen und in Form der Partikelstromdichten verglichen. Beide Versuchsreihen zeigen, dass mit steigender Polymerlänge innerhalb der Kanäle der Transport bis zu einem Minimum abnimmt. Zudem zeigen die Diffusionsversuche, dass eine Aufladung des in den Kanälen befindlichen Polymers eine Selektivitätsänderung der Membran hervorruft.
doi:10.25534/tuprints-00009484 fatcat:nqkzltdjnfhlth5heqpmu2zh4a