Forschung

Dieser Begriff bezeichnet eine große Gruppe von Materialien aus meist organischen Substanzen wie z.B. Polymere, Zusammenlagerungen von kleineren organischen Molekülen, Flüssigkristalle, Kolloide, Emulsionen, Biopolymere und Biomembranen. Dazu gehören auch strukturierte und "grenzflächenbestimmte" Materialien wie Mikroemulsionen, Block-Copolymere, Schäume, usw. Diesen Stoffen ist gemeinsam, daß sie sehr nachgiebig auf schwache äußere Einwirkungen reagieren.

Starke interatomare/intermolekulare Wechselwirkungen (200-800 k_BT/Molekül)
wegen elektrostatischen, metallischen oder kovalenten Bindungen stabil bei hohen Drücken, Temperaturen, Feldern, ...

Schwache, konkurrierende intermolekulare Wechselwirkungen (< 25 k_B T/Molekül)

• van der Vaals und elektrostatische Kräfte
• Wasserstoffbrückenbindung
• Molekülgröße und -gestalt
• entropische Kräfte
• hydrophobe Kräfte
• kooperative Effekte

Erstaunlicherweise kann ein kleines äußeres Feld eine Phasenänderung bewirken. Ein bekanntes Beispiel sind die LCD-Anzeigen in Uhren oder in Flachbildschirmen. Aber es ist noch nicht gelungen, viele der bemerkenswerten Materialeigenschaften natürlicher Systeme auf technische Fragestellungen zu übertragen. Denn sie sind noch nicht verstanden.

Obwohl die Natur beim Aufbau lebender Materie nur wenige chemische Elemente benutzt (H, C, N, O und P mit ein bißchen Na, K, Cs, Cl, F, J, Sr, Ca, Mg, Mn, Fe, Zn) sind Biomaterialien extrem komplex. Eine Bakterienzelle besteht aus rund 6000 verschiedenen Molekülen. Dieser komplexe Aufbau wird dadurch übersichtlich, dass die meisten Biomoleküle Variationen weniger Grundbausteine wie Aminosäuren, Nukleobasen, Fettsäuren, Polyene, Phosphatverbindungen und Zuckermoleküle sind. Biomaterialien entstehen durch Selbstorganisation. Die Form der Bausteine und die Anordnung wasserabstoßender (hydrophober), wasseranziehender (hydrophiler) oder geladener Gruppen bestimmen die entstehenden Strukturen.

realisiert als Monoschicht an der Wasser-Luft-Grenzfläche.
Extern kontrollierbar auf der Filmwaage sind:
Temperatur, Molekulare Fläche, Salzgehalt, Polymere und Proteine der Subphase, (Flüchtige) organische Moleküle auf der Luftseite, ...
Die flüssige Oberfläche ist eine große selbstausheilende Fläche, die verschiedenen Untersuchungsmethoden leichten Zugang bietet.

Selbstorganisierende Oberflächen mit kleinem Krümmungsradius bieten Nanokolloide