Prof. Dr. Guido Kickelbick

14.08.2021 | Fluoreszierende SiO₂-Partikel – die Bindung macht den Unterschied
Fluoreszierende Nanopartikel sind wichtige Analyseinstrumente speziell in biologischen Anwendungen. Eine hier speziell genutzte Klasse sind Siliziumdioxid-Nanopartikel mit eingebetteten Fluoreszenzfarbstoffen. Solche Partikel sind einfach zugänglich und werden vielfach eingesetzt. In einer neuen Studie konnte Nadja Klippel zusammen mit Prof. Gregor Jung zeigen, dass die Anbindung der Farbstoffe an den Partikelkern wichtig für deren Stabilität ist. Dabei wurden verschiedenen Einbaumechanismen von fluoreszierenden Xanthen-Farbstoffen in 30-40 nm große Silika-Nanopartikel untersucht und verglichen. Systematische Auslaugungsstudien über Zeitspannen von bis zu 4 Tagen zeigten, dass die kovalente Anbindung der Farbstoffe für die Fluoreszenzstabilität notwendig ist, da Farbstoffe, die lediglich durch physikalische Wechselwirkung gebunden sind, dazu neigen, aus porösen Silika-Netzwerken auszulaugen. Die Beschichtung der Silikapartikel mit hydrophoben oder hydrophilen Schutzschichten führte zu einer besseren Retention von lediglich physisorbierten Farbstoffen und bietet die Möglichkeit, die Partikel an die Polarität des Mediums anzupassen. Die Studie wurde im Journal of Sol-Gel Science and Technology veröffentlicht (https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10971-021-05578-y).

12.08.2021 | Polysiloxane mit hohem Brechungsindex
Polyzyclische aromatische Kohlenwasserstoffe können als Substituenten in Polysiloxanen, allgemein unter dem Namen Silikone bekannt, den Brechungsindex bis auf Werte von 1,63 erhöhen. Herkömmliche kommerziell erhältliche Polysiloxane besitzen lediglich Brechungsindices kleiner als 1,5. Die Polymere wurden von Dennis Meier aus Phenanthrenyl-substituierten Monomeren hergestellt und durch Polykondensationsreaktionen mit weiteren Dialkoxysilanen erhalten. Die entstandenen Polymere konnten thermisch vernetzt werden und so konnten Polysiloxanharze mit hohem Brechungsindex, hoher optischer Durchlässigkeit und hoher thermischer Stabilität von bis zu 420°C erhalten werden. Solche Materialien werden vor allem in optischen Anwendungen eingesetzt. Neben einer Publikation in der Zeitschrift Journal of Polymer Science (siehe: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pol.20210316) wurden die Materialien auch patentiert.

05.08.2021 | Selbstheilung von Nanokompositen durch Induktionsheizung
Selbstheilende Materialien stellen eine wichtige Möglichkeit dar die Lebensdauer von Gegenständen zu verlängern. Damit können Sie einen Beitrag zur ressourcenschonenden Nutzung von Rohstoffen und damit auch einer nachhaltigeren Materialentwicklung sein. In einer neuen Studie konnte Bastian Oberhausen zeigen, dass die Einbettung von superparamagnetischen Nanopartikeln in eine Polymermatrix ermöglicht, eine Selbstheilung durch Induktionsheizung zu induzieren. Dafür wurden die Partikel an der Oberfläche mit positiv geladenen organischen Gruppen modifiziert und die Polymermatrix enthielt die entsprechenden anionischen Ladungen. Nach einem Auseinanderschneiden des Probenkörpers konnte dieser durch Induktionsheizung wieder zusammengefügt werden und zeigte seine ursprünglichen Eigenschaften. Die Studie wurde in der Zeitschrift Nanoscale Advances veröffentlicht (siehe: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/na/d1na00417d).