Musterbildung in Blockcopolymeren aufgeklärt - "Molekularer Formationstanz" beobachtet
Einer Arbeitsgruppe um den Physiker Robert Magerle der Universität Bayreuth und Wissenschaftlern von der Universität Leiden (Holland) ist es mittels Rasterkraftmikroskopie gelungen, die Musterbildung in einem dünnen Film von Blockcopolymeren zu filmen. Die Wissenschaftler beobachteten, wie Stäbe ihre Orientierung ändern und wie sie sich in ein neues Muster umwandeln, das als perforierte Lamelle bezeichnet wird. Die diesem Prozeß zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien entsprechen der Choreographie des Formationstanzes.
Eine Computersimulation enthüllt diese Choreographie, indem sie alle elementaren Schritte der Musterumwandlung sehr detailliert wiedergibt. Erstaunlicherweise, so die am Lehrstuhl Physikalische Chemie II angesiedelten Forscher, ist die Choreographie recht einfach und basiert nur auf lokalen Regeln. Die Breite des Korridors und wie sehr eine Art Tänzer die Nähe der Wände bevorzugt sind die beiden Parameter die das Muster bestimmen. Wenn einer dieser beiden äußeren Parameter sich ändert, findet eine Musterumwandlung statt, bei der jeder einzelne Tänzer einer lokalen Regel folgt: Er versucht sich in einen Bereich zu bewegen in dem sich mehr Tänzer seiner Art befinden, wobei er jedoch immer seinen ungleichen Partner festhält.
Die Wissenschaftler erwarten, dass ihre Ergebnisse in verschiedenen Bereichen Auswirkungen haben werden, da Blockcopolymere und nanostrukturierte Flüssigkeiten in Natur und Technik sehr häufig sind. Sie sind die physikalisch-chemische Grundlage für die Strukturbildung in lebenden Zellen und sie sind sehr oft in pharmazeutischen Produkten, Kunststoffen und vielen anderen Anwendungen zu finden.
Die von Robert Magerles Forschergruppe vorgestellten Methoden und das Computermodell können verwendet werden, um in diesen Materialien Strukturbildungsprozesse zu untersuchen und vorherzusagen. Man erwartet sich einen großen Einfluß auf die Nanotechnologie wo Blockcopolymere als selbstorganisierte Template für die Herstellung von anorganischen nanostrukturierten Materialien eingesetzt werden. Zum Beispiel sollen bei der nächsten Generation von Computerfestplatten mit Blockcopolymertemplaten strukturierte magnetische Schichten verwendet werden, um die Speicherdichte und Gesamtkapzität zu erhöhen.
Die Ergebnisse der Wissenschaftler werden in der Dezember-Ausgabe von Nature Materials veröffentlicht.
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