Podcasts about polymeren

Neue Kunststoffe bestehen aus immer komplexeren Additivrezepturen und Polymeren. Kann das Recycling von gemischten Verpackungskunstoffen neue Produkte überhaupt noch sicher machen oder ist der Rezyklat-Einsatz in verbrauchernahen Produkten sogar gefährlich? Darüber diskutieren wir in dieser Folge mit Frau Dr. ines Oehme (UBA) und Herrn Prof. Dr. Uwe Lahl (BZL Kommunikation und Projektsteuerung).

Geboren im Jahr 1923, entwickelte Stephanie Kwolek bereits in ihrer Kindheit eine Leidenschaft für die Wissenschaft. Ihr Chemiestudium führte sie zu einer Karriere bei DuPont, wo ihre Forschungen zu Polymeren schließlich zur Entdeckung von Kevlar führten, einem Material, das sich durch außerordentliche Reißfestigkeit und Hitzebeständigkeit auszeichnet und vielfältige Anwendungen in Sicherheitsausrüstung und darüber hinaus findet. Stephanie Kwoleks Engagement beschränkte sich nicht nur auf ihre eigenen Forschungen; sie setzte sich auch vehement für die Förderung junger Wissenschaftlerinnen ein. Ihre Bemühungen wurden vielfach ausgezeichnet, unter anderem mit der National Medal of Technology. Kwoleks Vermächtnis als Pionierin der Materialwissenschaft und Vorbild für nachfolgende Generationen von Wissenschaftlern bleibt durch ihre Entdeckungen und die von ihr inspirierten Menschen lebendig. "Historische Heldinnen" lässt mithilfe von Künstlicher Intelligenz wichtige Frauen der Weltgeschichte auf ihr eigenes Leben zurückblicken. Selbstbewusst erzählen sie uns von ihrem Mut und ihrer Durchsetzungskraft.Viertausendhertz 2024 Hosted on Acast. See acast.com/privacy for more information.

In dieser Folge haben Matthias und Alex ein Start-Up zu Gast. Die Gründer der Polytives GmbH Victoria Rothleitner und Oliver Eckardt berichten warum einfache Ideen oft zu genialen Lösungen führen können, was es mit verzweigten Polymeren auf sich hat und welchen Nutzen Additive wie Fließverbesser bieten. Links: Mehr zu den Polytives: https://polytives.com/ Das erwähnte Whitepaper (und viele andere) findet ihr hier: https://www.skz.de/whitepaper Eine Weiterbildung zum Thema Rheologie hier: https://www.skz.de/bildung/kurs/rheologie-fuer-kunststoffverarbeiter

Mit innovativen Siliconharz-Bindemitteln lassen sich jetzt auch im Spritzguss Kunststoff-Formteile herstellen, die elektrisch isolierende Eigenschaften haben und mechanisch und thermisch hochbelastbar sind – bis zu 220 Grad Celsius. Damit betritt WACKER echtes Neuland und gibt der Industrie eine Antwort auf den steigenden Bedarf an hochtemperaturfesten Polymeren.

In der Mittagsfolge sprechen wir heute mit Johanna Baare, Co-Founder und COO von Traceless Materials, über die erfolgreich abgeschlossene Series-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 36,6 Millionen Euro.Traceless Materials hat einen ganzheitlich nachhaltigen Biowerkstoff entwickelt. Das Material ist zertifiziert vollständig biobasiert, heimkompostierbar und plastikfrei. Durch die Verwendung von landwirtschaftlichen Reststoffen werden außerdem wertvolle Biomasseressourcen geschont. Die zum Patent angemeldete Technologie basiert auf natürlichen Polymeren, enthält keine potenziell schädlichen Chemikalien und hat einen minimalen ökologischen Fußabdruck. Im Vergleich zu Plastik werden 91 % der CO2-Emissionen und 89 % des fossilen Energiebedarfs bei Produktion und Entsorgung eingespart. Um die innovative Technologie erstmals im industriellen Maßstab umzusetzen, baut das Startup eine Demonstrationsanlage in Hamburg. Mit dieser Produktionsanlage wird das Unternehmen jährlich mehrere tausend Tonnen konventionellen Kunststoff ersetzen und gleichzeitig eine erhebliche Menge an CO2-Emissionen, fossilen Ressourcen, Wasser und landwirtschaftlichen Flächen einsparen. Parallel dazu entwickelt das Startup mit seinen Kunden und Partnern Pilotprodukte aus Traceless®-Materialien. Die Materialien werden in Form eines Granulats hergestellt, das mit Standardtechnologien der Kunststoff- und Verpackungsindustrie weiterverarbeitet werden kann. So kann das Material in einer breiten Palette von Endprodukten eingesetzt werden. So möchte das Unternehmen einen Beitrag bei der Bekämpfung der globalen Plastikverschmutzung sowie bei den Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel, der Ressourcenknappheit und dem Verlust der Artenvielfalt leisten. Traceless Materials wurde im Jahr 2020 von Anne Lamp und Johanna Baare in Hamburg gegründet. Mittlerweile beschäftigt das Unternehmen mehr als 40 Mitarbeitende.Nun hat das Hamburger Bioeconomy-Startup in einer Series A 36,6 Millionen Euro unter der Führung des Private-Equity-Fonds UB Forest Industry Green Growth Fund eingesammelt. Außerdem beteiligten sich der Blue-Ocean-Fonds, ein lokales Bankenkonsortium, bestehend aus der GLS Bank Hamburg und der Hamburger Sparkasse, sowie die Bestandsinvestoren Planet A Ventures, High-Tech Gründerfonds und b.value an der Runde. Unabhängig von der Finanzierungsrunde wird das Unternehmen vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit mit über 5 Millionen Euro gefördert. Das frische Kapital soll für die Skalierung der Lösung und das Wachstum des Startups eingesetzt werden.

Polymeren of polyminderen?  De plastic berg blijft groeien, ook al hebben we sinds 1 juli een plastic tax en zijn de wegwerprietjes al verbannen. Hoe gaan we om met dit product? Vervangen met papier of glas is niet altijd ideaal en zeker niet altijd zo milieuvriendelijk. Maar recyclen is met meer dan 20 verschillende soorten blijft lastig. Hoe hou je plastic gebruik en verbruik economisch rendabel en vooral, hoe maak je van recyclen een winstgevende handel? Wat kunnen we leren van landen als Japan? Econoom en afvaldeskundige prof. dr. Raymond Gradus licht toe.  Wat zegt u? Schizofrenie? Ruim 1% van de wereldbevolking lijdt aan schizofrenie. Deze psychische stoornis is niet altijd even makkelijk te herkennen, maar onze jonge dr. van dienst genaamd Janna de Boer (RuG) heeft een methode ontwikkeld waarmee ze via taalanalyses schizofrenie sneller herkent. Hierbij heeft ze gebruikgemaakt van de nieuwste technologie zoals Machine Learning (vergelijkbaar met ChatGPT). Via iemands spraakgebruik kun je dan ook sneller constateren of er een terugval naar een psychose plaatsvindt.   Vuilnis weggooien, ook dat kun je leren Ergert u zich ook zo aan alle rommel op straat? Waarom is het zo moeilijk voor al die mensen om naar de prullenbak te lopen? Of iets ín de bak te gooien, in plaats van ernaast? U gelooft het vast niet, maar dit gedrag is allemaal wetenschappelijk te verklaren. En nog beter, het is ook nog te sturen. Prima wetenschap waar we graag iets van opsteken. De geleerde dr. Kees Keizer praat ons bij. Nu maar hopen dat de vuilniswagen die elke week dwars door onze uitzending heen rijdt en bezemt, een ommetje maakt. 

Polymeren of polyminderen?  De plastic berg blijft groeien, ook al hebben we sinds 1 juli een plastic tax en zijn de wegwerprietjes al verbannen. Hoe gaan we om met dit product? Vervangen met papier of glas is niet altijd ideaal en zeker niet altijd zo milieuvriendelijk. Maar recyclen is met meer dan 20 verschillende soorten blijft lastig. Hoe hou je plastic gebruik en verbruik economisch rendabel en vooral, hoe maak je van recyclen een winstgevende handel? Wat kunnen we leren van landen als Japan? Econoom en afvaldeskundige prof. dr. Raymond Gradus licht toe.  Wat zegt u? Schizofrenie? Ruim 1% van de wereldbevolking lijdt aan schizofrenie. Deze psychische stoornis is niet altijd even makkelijk te herkennen, maar onze jonge dr. van dienst genaamd Janna de Boer (RuG) heeft een methode ontwikkeld waarmee ze via taalanalyses schizofrenie sneller herkent. Hierbij heeft ze gebruikgemaakt van de nieuwste technologie zoals Machine Learning (vergelijkbaar met ChatGPT). Via iemands spraakgebruik kun je dan ook sneller constateren of er een terugval naar een psychose plaatsvindt.  Vuilnis weggooien, ook dat kun je leren Ergert u zich ook zo aan alle rommel op straat? Waarom is het zo moeilijk voor al die mensen om naar de prullenbak te lopen? Of iets ín de bak te gooien, in plaats van ernaast? U gelooft het vast niet, maar dit gedrag is allemaal wetenschappelijk te verklaren. En nog beter, het is ook nog te sturen. Prima wetenschap waar we graag iets van opsteken. De geleerde dr. Kees Keizer praat ons bij. Nu maar hopen dat de vuilniswagen die elke week dwars door onze uitzending heen rijdt en bezemt, een ommetje maakt. 

In der Rubrik “Investments & Exits” begrüßen wir heute Luis Hanemann, Business Angel. Luis spricht über die Finanzierungsrunden von Patient21, Dr. Vivien Karl und traceless materials: Das Berliner HealthTech Patient21 hat in einer Finanzierungsrunde 100 Millionen Euro eingesammelt. Angeführt wurde die Runde vom israelischen VC Pitango, unterstützt von Investoren wie Bertelsmann Investments, Artian, Target Global, Piton Capital und PICO Venture Partners. Anfang 2022 hat das Startup bereits 142 Millionen US-Dollar eingesammelt, damals war Target Global der Lead-Investor. Das 2019 von Serienunternehmer Christopher Muhr gegründete Startup bietet eine Software an, die die gesamte Patienten-Journey abbilden soll, und betreibt zudem auch die Arztpraxen mit.Das Kölner Female HealthTech  Dr. Vivien Karl hat im Rahmen einer Pre-Seed-Finanzierung 1,5 Millionen Euro unter der Führung von Dieter von Holtzbrinck Ventures eingesammelt. Neben Bestandsinvestoren wie beispielsweise dem Angel Club Better Ventures haben sich auch Business Angels wie der ehemalige CEO von Douglas namens Tina Müller oder Mirko Caspar von Mister Spex an der Finanzierung beteiligt. Das Unternehmen entwickelt eine Reihe natürlicher und wissenschaftsbasierter Pflegeprodukte für eine effektive Pflege gegen Intimtrockenheit von Frauen. Mit dem frischen Kapital plant das Startup den Ausbau der Distributionskanäle, die Erweiterung der Produktpalette und erste klinische Studien.Das Startup traceless materials hat eine Förderung in Höhe von 5 Millionen Euro erhalten. Die Mittel stammen aus dem Umweltinnovationsprogramm des Bundesumweltministeriums. Das Startup entwickelt einen pflanzenbasierten Ersatz für Kunststoffe im industriellen Maßstab. Die Technologie dazu basiert auf natürlichen Polymeren, soll ohne potenziell schädliche Stoffe auskommen und einen minimalen ökologischen Fußabdruck haben. Das von Johanna Baare und Anne Lamp 2020 gegründete Unternehmen plant nun den Bau einer Demonstrationsanlage in Hamburg zu nutzen.

Die Vernetzung von Kunststoffen bietet viele Vorteile. Das Recycling dieser Polymere stellt jedoch ein Problem dar. Sie können in der Regel nicht mit klassischen mechanischen Verfahren recycelt werden. Eine Möglichkeit für die Aufbereitung von strahlenvernetzten Polymeren bietet nun ein spezielles Verfahren. Wie das funktioniert, darüber sprachen Melanie Ehrhardt und Florian Streifinger mit Dr. Dirk Fischer von BGS Beta-Gamma-Service und Udo Grabmeier von Webasto Roof & Components.

“Saubere Sache” ist das Herzensprojekt von Tamara Will und ihrem Team. Genauer gesagt, geht es um sauberes Wasser, für das sie sich in Kitas, Schulen und Unternehmen einsetzen. Denn Tatsache ist, dass es keinen Ort mehr auf der Erde gibt, an dem Gewässer sauber oder Regenwasser trinkbar wäre. Das ist ernüchternd und wie bei den meisten Themen, die riesig erscheinen, geht es am besten, wenn jede,-r von uns kleine Schritte geht, damit es irgendwann eine große Bewegung werden kann. Tamara erklärt uns, wie einfach es ist, 100% abbaubares Waschmittel in Nullkommanix selber zu machen: Kernseife, Soda und Natron,- mehr nicht! Und wer ab diesem Herbst seine Wollpullover nicht mit getrockneten Kastanien (bzw. dem Wasser, in dem man sie etwas einweichen muss) wäscht, der hat nicht richtig zugehört. Also in dieser Folge gibt es ein Learning der etwas anderen Art. Wir schauen beim Waschen in jedem Fall ab jetzt genauer hin und können nun mitreden bei Lilian, Polymeren & Co. https://www.instagram.com/gefuehlsecht_podcast/ https://www.instagram.com/katmagnussen https://www.instagram.com/zisatrautmann https://www.saubere-sache.co/ https://www.instagram.com/saubere.sache.hh

In der Rubrik “Investments & Exits” begrüßen wir heute Amanda Birkenholz, Investment Managerin bei UVC Partners. Amanda hat die Finanzierungsrunde von Econic und SecondCircle analysiert: Das in Kopenhagen ansässige Startup SecondCircle hat in einer Pre-Seed-Finanzierungsrunde 1,2 Million Euro eingesammelt. SecondCircle will mithilfe von synthetischer Biologie industrielle Kohlenstoffemissionen aus Emissionen absondern. Die Absonderungen werden dann von Bakterien zu neuen Chemikalien und Materialien umgewandelt, welche wiederum an die Industrie zurückverkauft werden können. Angeführt wird die Finanzierungsrunde vom Berliner Frühphaseninvestor Atlantic Labs. SecondCircle ist aus dem Biosustain NNF Center for Biosustainability an der Dänischen Technischen Universität hervorgegangen. Das 2020 gegründete Unternehmen mit Sitz in Kopenhagen wird von dem Gründerteam Alex Toftgaard Nielsen, Stephanie Redl und Torbjørn Ølshøj Jensen geleitet. Als Teil eines Konsortiums, das Mittel aus dem EU-Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 erhalten hat, konnte sich das BioTech bereits 2020 einen EU-Zuschuss in Höhe von 43 Millionen Euro sichern. Das in London ansässige Startup Econic Technologies, das Katalysatoren und Verfahren für die Herstellung von Polymeren aus Kohlendioxid entwickelt, gab am Dienstag bekannt, dass es in einer zweiten Serie D 10,4 Millionen Pfund (etwa 12,3 Millionen Euro) erhalten hat. Die Finanzierungsrunde wird von OGCI Climate Investments und Capricorn Sustainable Chemistry Fund angeführt. An der Runde beteiligen sich außerdem CM Ventures, GC Ventures und ING Sustainable Investments. Das 2011 von Charlotte Williams gegründete DeepTech Econic will die frischen finanziellen Mittel für die Kommerzialisierung seiner Katalysator- und Prozesstechnologie verwenden, mit der CO2 für die Herstellung von Polymeren genutzt werden kann.

Das sind die ecozentrisch Wochenchampions in der 23. KW:Bosch will ins Komponentengeschäft für Elektrolyseure einsteigenMehr Wasserstoff bei Bosch:Das Unternehmen will sich stärker für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft engagieren. Bereits jetzt bietet man schon Technik für den Einsatz von Wasserstoff an, und zwar in unterschiedlichen Bereichen: So gibt es die Entwicklung von Brennstoffzellen für mobile und stationäre Anwendungen, man erzeugt Wasserstoff in seinen Werken und stattet Wasserstofftankstellen mit Kompressoren aus. Nun plant Bosch, Komponenten für Elektrolyseure zu entwickeln. Man will in die Industrialisierung und Vermarktung von Stacks investieren- Stacks sind die Kernkomponenten der Wasserstoff-Elektrolyse.https://www.ee-news.ch/de/article/48798/wasserstoffwirtschaft-bosch-steigt-in-komponentengeschaft-fur-elektrolyseure-ein?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=feedP&G mit neuer Strategie gegen globale Wasserkrise Mehr Wasser für die Welt:Der Konsumgüter-Konzern Procter&Gamble meldet, dass er sich künftig stärker für den Schutz und die Rückgewinnung von Wasser engagieren will. Es geht um den Aufbau eines globalen Portfolios von Wasserrestaurierungsprojekten. Diese zielen darauf ab, eine Reihe von Lösungen zum Schutz von Ökosystemen, zur Wiederauffüllung der Grundwasservorräte und zur Verbesserung der Wasserqualität zu entwickeln. Erklärtes Ziel von P&G ist es, insgesamt mehr Wasser zurückzugewinnen, als bei der Verwendung von P&G-Produkten in den Ballungsgebieten von Los Angeles und Mexiko-Stadt verbraucht wird. Beide Städte leiden regelmäßig an kritischem Wassermangel. So soll auch bei der Fertigung der Wasserverbrauch reduziert, auf Wasserprobleme durch Innovation und Partnerschaften reagiert und Projekte in 18 wasserarmen Gebieten auf der ganzen Welt unterstützt werden.https://sustainablebrands.com/read/walking-the-talk/p-g-unveils-new-strategy-to-help-address-global-water-crisisAldi Süd ist wieder Bio-Händler Nummer eins in DeutschlandFast alles Bio bei ALDI Süd: Das Unternehmen hat mittlerweile ein riesiges Bio-Sortiment, welches immer weiterwächst. Über 500 unterschiedliche Produkte werden, über das Jahr verteilt, in den Märkten des Discounters angeboten. Damit bleibt ALDI Süd der Bio-Händler Nummer eins in Deutschland. Besonders die Eigenmarke ‚Gut Bio‘ kann punkten. Sie konnte in diesem Jahr bei der Deutschen Gesellschaft für Verbraucherstudien den Preis als ‚Beste Eigenmarke‘ abräumen.https://www.umweltdialog.de/de/verbraucher/lebensmittel/2022/ALDI-SUeD-bleibt-Bio-Haendler-Nummer-Eins.phpDell Technologie reduziert Energieverbrauch und CO2-EmissionenNachhaltig im Bereich High Tech:Das Unternehmen Dell will seinen Energieverbrauch und seine CO2-Emissionen weiter reduzieren. So will man sich an wissenschaftlichen Erkenntnissen zu Kohlenstoff-Emissionen orientieren, um die Reduktionsziele für CO2 zu erreichen. Diese Ziele müssen im Einklang mit den Zielen des Pariser Klimaabkommens sein. So hat man bereits 2013 ehrgeizige Vorgaben zur Reduktion im eigenen Geschäftsbetrieb gemacht. Aber auch die indirekten Emissionen aus eingekaufter Energie sollen um den gleichen Betrag reduziert werden. Darüber hinaus wird moderne Technologie wie Drohen oder Systeme zur Verkehrssimulation eigesetzt, um dabei zu helfen, Energie und CO2 zu sparen.https://www.environmentalleader.com/2022/06/dell-technologys-path-to-reducing-energy-intensity-and-carbon-emissions/Temasek mit Plattform zu schnellerer DekarbonisierungStart für eine Plattform für weniger CO2:Gen Zero ist eine Invest-Plattform von Temasek, die die weltweite Dekarbonisierung voranbringen soll. Dabei möchte man mit seiner Fähigkeit, langfristiges und flexibles Kapital einzusetzen, Dekarbonisierungs- Lösungen katalysieren. GenZero möchte sowohl in neue Technologien investieren, als auch natur-basierte Lösungen zum Schutz und zur Wiederherstellung der Ökosysteme unterstützen. Dabei arbeitet man auch mit Climate X Impact zusammen, einem globalen CO2-Markt und -austausch, der darauf abzielt, eine glaubwürdige Kohlenstoffhandelsinfrastruktur mit Sitz in Asien aufzubauen.https://www.environmentalleader.com/2022/06/temasek-launches-investment-platform-aimed-at-accelerating-decarbonization/Bambus-Toilettenpapier von Cloud Paper rettet BäumeKlopapier aus Bambus für besseres Klima:Cloud Paper, ein Hersteller von Bambus-Papier, setzt nicht nur Bambus statt traditioneller Papierprodukte ein. Die Firma kompensiert auch seinen Kohlenstoff-Ausstoß durch Wiederaufforstungsprojekte. Bisher wurden über 15.000 Bäume von Cloud Paper gerettet. In diesem Jahr hat sich das Unternehmen verpflichtet, im Jahr 2022 22.000 Bäume zu retten. Bambus-Produkte gelten als nachhaltiger als Papierprodukte aus herkömmlichem Holz: dieses wächst ca. 75 Jahre, bevor es gefällt wird. Bambus wächst deutlich schneller und schützt so ältere Bäume davor, für Einwegprodukte gefällt zu werden.https://inhabitat.com/cloud-paper-makes-bamboo-toilet-paper-to-save-the-trees/Evonik macht Kunststoff aus Rizinus-ÖlKunststoff aus Rizinus-Öl:Evonik hat ein Polyamid entwickelt, welches aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Seit Jahren forscht man an biobasierten und biologisch abbaubaren Polymeren. Dabei wurde die Rizinus-Pflanze als Ausgangstoff identifiziert. Die Pflanze hat einige ökologische Vorteile. So wird sie nicht als Nahrung oder Futtermittel gebraucht, außerdem steht sie auch nicht in Anbau-Konkurrenz zu anderen Nutzpflanzen. Kunststoffe aus Rizinus-Öl können unter anderem in der Textil-Industrie genutzt werden.https://www.umweltdialog.de/de/umwelt/plastik-muell/2022/Evonik-Kunststoff-aus-Rizinusoel.phpUnsere allgemeinen Datenschutzrichtlinien finden Sie unter https://art19.com/privacy. Die Datenschutzrichtlinien für Kalifornien sind unter https://art19.com/privacy#do-not-sell-my-info abrufbar.

Außen Karton, innen Plastiksackerl – so sehen viele Lebensmittelverpackungen derzeit aus. Samir Kopacic forscht an einer umweltfreundlicheren, nachhaltigen Alternative – den biobasierten Polymeren. Damit wären Folien, Filme und co. künftig biologisch abbaubar. Der Beitrag Aussen hui, innen pfui? erschien zuerst auf AirCampus.

I denne udgave af dagens nyheder har vi talt med faderen til 'Flagdag for Danmarks udsendte', som er blevet en årlig højtidelighed, hvor der er fokus på de danske udsendte soldater og frivillige. Så ser vi nærmere på, hvordan det er gået for Danmark i PL, som officielt nu er slut. Og så starter der en demokratisk festival, hvor der er flere promente navne, der skal debattere og hylde demokratiet. Til sidst runder vi også nogle avisforsider.Medvirkende: Kim Eg Thygesen, far til flagdag for Danmarks udsendte.Søren Isaksen, formand for Polymeren og tidligere udsendt i Afghanistan. Stine Bosse, frivillig formand for europabevægelsen og formand for plan-børnefonden.Tilrettelægger: Kasper Marquardtsen. Vært: Theis Eriksen.Redaktør: Charlotte Bjerrekær.

Sebastian Seiffert ist Professor für Physikalische Chemie von Polymeren an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Er promovierte 2007 an der Technischen Universität Clausthal und seit 2016 ist er in Mainz an der Universität. Bei der Bundestagswahl tritt er als Direktkandidat für die Klimaliste (Wahlkreis 205) an. Über das und vieles mehr geht es im Sonntagstalk bei ANTENNE MAINZ. https://mitglieder.klimaliste.de/constituencies/205-mainz

Jährlich produzieren wir 90 Millionen Tonnen Kunststoffe. Davon landen schon etwa 11 Million Tonnen im Meer. Traceless arbeitet an einer Lösung für dieses globale Problem. Ein Bio-Kunststoff aus Pflanzenabfall, der innerhalb weniger Wochen verrottet. CEO Anne Lamp spricht mit David Wortmann über die Möglichkeiten, die Bio-Polymere für Markt und Umwelt bedeuten. Du erfährst… • …wie groß das Plastik-Problem ist • …was der Vorteil von Bio-Kunststoffen ist • …wie sie im Vergleich mit synthetischen Polymeren abschneiden • …wie das politische Umfeld aussieht

Jährlich produzieren wir global 400 Mio Tonnen Kunststoffe, davon landen 90 Mio Tonnen in der Umwelt, und davon 11 Mio Tonnen im Meer. Traceless arbeitet an einer Lösung für dieses globale Problem. Ein Bio-Kunststoff aus Pflanzenabfall, der innerhalb weniger Wochen verrottet. CEO Anne Lamp spricht mit David Wortmann über die Möglichkeiten, die Bio-Polymere für Markt und Umwelt bedeuten. Du erfährst… • …wie groß das Plastik-Problem ist • …was der Vorteil von Bio-Kunststoffen ist • …wie sie im Vergleich mit synthetischen Polymeren abschneiden • …wie das politische Umfeld aussieht

In der Naturwissenschaft wird Gott als Erklärungsfaktor oft ausgeklammert und nicht akzeptiert. Jedoch können Naturwissenschaften über bestimmte Themen nur begrenzt Aussagen liefern. Beispielsweise ethische oder ästhetische Fragen können mit naturwissenschaftlichen Methoden nicht aufgegriffen werden. So auch bei der Schöpfung. Prof. Hägele erklärt, wie sich Naturwissenschaft in verschiedene Weltsichten einbetten lässt. Das Interview ist der DVD „Faszination Universum“ entnommen. Das Material wurde vom Institut für Glaube und Wissenschaft (www.iguw.de) mit freundlicher Genehmigung zur Verfügung gestellt. Prof. Dr. Peter C. Hägele ist Professor für Physik an der Abteilung für Angewandte Physik der Universität Ulm und beschäftigt sich dort mit Fragen, die den Zusammenhang zwischen chemischem Aufbau und den Materialeigenschaften von Polymeren betreffen. Die Folge gibt es auch auf Youtube: https://youtu.be/nx2r0KNSdT4 https://www.begruendet-glauben.org/podcast/ https://www.instagram.com/begruendet_glauben/

In dieser Folge des Wissenspodcasts "Stimmt die Chemie?" sprechen die beiden Studentinnen über das Thema Kunststoffe. Dabei erklären sie Kunststoffe auf chemischer Ebene und beantworten Fragen wie: Welche Kunststoffklassen gibt es und was sind ihre Eigenschaften? Was versteht man unter Monomeren und Polymeren? Wie werden diese aufgebaut? Was ist Kevlar? Wo liegt der Unterschied zwischen biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen? Welches ist der meist verwendete Kunststoff? Woraus werden die meisten Kunststoffe hergestellt? Und was mögen Sophia und Antonia lieber: OC oder PC? https://www.facebook.com/stimmtdiechemie/

In der ersten Folge von #GoTeam - Bau Dein Business trifft Philipp Westermeyer auf Thomas Krämer, Gründer von "Forest Gum", ein Kölner Start Up, das nachhaltiges und rein pflanzliches Kaugummi herstellt. Denn dass wir auf thermoplastischen Polymeren (besser gesagt: Plastik) kauen, ist vielen wahrscheinlich nicht bewusst. Krämer will das nun ändern und den Milliarden-Markt „Kaugummi“ revolutionieren. Wie er das schaffen will, woher die Idee kam, wie er das Unternehmen aufgebaut und finanziert hat, was seine Strategien sind, um sich gegen herkömmliche Kaugummi-Hersteller durchzusetzen, wie er mit der Forest Gum-Online Präsenz weiter vorgehen will und ob für ihn Amazon als Vertriebskanal in Frage kommt, erfahrt ihr in der ersten Folge von „Bau Dein Business“. Außerdem gibt Thomas Krämer jungen Gründern, die ein erfolgreiches Business aufbauen und gleichzeitig Gutes Tun wollen, Tipps an die Hand und verrät, warum es als social Start Up nicht reicht, nur auf das Soziale und Ökologische als USP zu setzen. „#GoTeam - Bau Dein Business“ mit Philipp Westermeyer, präsentiert von GoDaddy Produziert von Podstars by OMR

Oktopusse, Tintenfische und Sepien haben als Vertreter der Klasse der Kopffüßer sehr seltsame, riesige und weitverteilte Gehirne. Was kann diese Denkkapazität vollbringen? Tauchen Sie mit dem Meeresbiologen Roger Hanlon in die Unterwasserwelt der Kopffüßer ein und lassen Sie sich von ihrer sich blitzschnell färbenden Haut begeistern. Diese intelligente Haut und die Kunstfertigkeit der Tarnfärbungen könnten Beweise für eine alternative Form der Intelligenz sein, die uns in den Bereichen von KI, Polymeren, Kosmetika und weiteren neue Durchbrüche verschaffen könnte.

Folge 138 vom 28.02.2019 diesmal mit Polymeren, Sprache, einschneidenden Ereignissen und gaaaaanz viel Stoff. Experiment der Woche: Rollende Rolle.

Folge 138 vom 28.02.2019 diesmal mit Polymeren, Sprache, einschneidenden Ereignissen und gaaaaanz viel Stoff. Experiment der Woche: Rollende Rolle.

Ein Kratzer oder eine Schnittwunde – ein alltägliches Ärgernis. Doch große Probleme bereiten kleinere Verletzungen nicht: es erscheint uns selbstverständlich, dass ein Heilungsprozess einsetzt. Geradezu außergewöhnlich ist jedoch die Vorstellung, dass auch unbelebte, feste Materialien - etwa Kunststoffe -  in die Lage versetzt werden können, sich selbst zu heilen. Wie das am besten gelingt untersucht unser Gast Anton Mordvinkin, Doktorand für Physik auf dem Gebiet der Polymerforschung. Er spricht mit uns über verschiedene Ansätze zur autonomen Reparatur von Polymeren. Seine Forschung fokussiert sich auf sogenannte intrinsische Ansätze, die versprechen, „Verletzungen“ des Kunststoffes nahezu beliebig oft zu heilen, allerdings schwierig zu realisieren sind. Darüber hinaus erklärt uns Anton, wie er ein besseres Verständnis des physikalischen Ablaufes solcher Heilprozesse erzielen möchte. Dafür verwendet er unter anderem die Kernspinresonanz, wie sie auch in der Medizin zur Anwendung kommt.

Poylmere sehen etwa so aus wie gekochte Spaghetti - nur eben sehr viel kleiner. Miriam Unterlass nutzt diese Polymere um etwa Satelliten vor kosmischer Strahlung zu schützen. Ihr Startup "UGP Materials" verbindet Wissenschaft und Technik. Ein streng geheimes Projekt der europäischen Weltraumbehörde ESA vertraut derzeit auf die Arbeit der österreichischen Chemikerin Miriam Unterlass. Ihre Forschung zu Polymeren an der Technischen Universität Wien ist bereits mit dem rennomierten START-Preis des Wissenschaftsfonds ausgezeichnet worden. Jetzt hat Miriam Unterlass ihr eigenes Startup gegründet: "UGP Materials". Welche Chancen tun sich für UnternehmerInnen und ForscherInnen auf, wenn sie gemeinsam an Projekten arbeiten? Welche Schwierigkeiten musste sie überwinden? Und wie sieht ein perfektes Team aus? Darüber spricht Miriam Unterlass im Talk mit Start Me Up. Außerdem: Florian Freistetter ist Astronom und Science Buster. Jetzt ist er für den österreichischen Kabarettpreis nominiert - neue Folgen der Science Busters werden gerade gedreht (und werden ab 4. Dezember im ORF ausgestrahlt). Im Talk mit Start Me Up spricht er über den großen Physiker Stephen Hawking, der im März diesen Jahres verstorben ist, die Raumsonde BepiColombo, die gerade zum Merkur gestartet ist und den nächsten Weltraumball in Wien! Foto: (c) Dietmar Gombotz, UGP materials

Ein Mobiltelefon mit Muskeln? Das ist die Neuentwicklung des ETH-Spinoffs «Optotune» im Technologiezentrum der Empa. Neuartige optische Linsen, die mit Hilfe von elektro-aktiven Polymeren – «künstliche Muskeln» – ihre Brennweite stufenlos ändern können, sollen die herkömmlichen Digital-Zooms in zwei bis drei Jahre auf dem Markt ersetzen.

Cellen kunnen krachten weerstaan en uitoefenen. Zo kunnen zij zich bewegen, delen, kruipen en zwemmen. Om deze taken te kunnen uitvoeren, hebben cellen verschillende, zogenaamde ‘biologische polymeren' nodig. De meeste kennis hierover halen wetenschappers uit geïdealiseerde experimenten in een kunstmatig, cel-vrij milieu. Met deze kennis kunnen zij biologische polymeren in echte cellen moeilijk kwantificeren. Om dit tekort te verhelpen experimenteerde José Alvarado met biologische polymeren onder omstandigheden die meer op echte cellen lijken. Hij onderzocht biologische polymeren in een meer realistische onderzoeksopzet. Promotor: prof.dr. G.H. Koenderink. Faculteit: Faculteit der Exacte Wetenschappen. Datum: 17-06-2013

Cellen kunnen krachten weerstaan en uitoefenen. Zo kunnen zij zich bewegen, delen, kruipen en zwemmen. Om deze taken te kunnen uitvoeren, hebben cellen verschillende, zogenaamde ‘biologische polymeren’ nodig. De meeste kennis hierover halen wetenschappers uit geïdealiseerde experimenten in een kunstmatig, cel-vrij milieu. Met deze kennis kunnen zij biologische polymeren in echte cellen moeilijk kwantificeren. Om dit tekort te verhelpen experimenteerde José Alvarado met biologische polymeren onder omstandigheden die meer op echte cellen lijken. Hij onderzocht biologische polymeren in een meer realistische onderzoeksopzet. Promotor: prof.dr. G.H. Koenderink. Faculteit: Faculteit der Exacte Wetenschappen. Datum: 17-06-2013

Polymere mit Halbleiter-Eigenschaften haben ein großes Anwendungspotential in der organischen Photovoltaik, da sich ihre optischen und elektronischen Eigenschaften über die molekulare Struktur gezielt ändern lassen. Durch die Synthese von Copolymeren mit besonders kleiner optischer Bandlücke (low-bandgap Copolymere) konnte die Absorption von Sonnenlicht weiter in den infraroten Spektralbereich ausgedehnt und somit die Konversion von Sonnenlicht in elektrische Energie deutlich verbessert werden. Diese neuartigen Donor-Akzeptor Materialien basieren auf einer alternierenden Anordnung von elektronen-reichen und -armen Blöcken, die durch elektronische Kopplung neue Energieniveaus mit kleinerer optischer Bandlücke bilden. Ziel dieser Arbeit ist die eingehende Untersuchung der photophysikalischen Eigenschaften dieser weitgehend unerforschten Moleküle. Die ersten drei Kapitel bieten dem Leser eine Einführung in das Forschungsgebiet und in die theoretische Beschreibung konjugierter Polymere, sowie einen Überblick über den aktuellen technischen Stand organischer Photovoltaik. Kapitel 4 gibt eine Zusammenfassung der verwendeten experimentellen und theoretischen Methoden. Der erste Teil der Untersuchung von Donor-Akzeptor Materialien gilt den Photoanregungen und der korrekten Zuordnung ihrer spektralen Signaturen (Kap. 5). Diese ermöglicht eine Zuordnung der spektralen Signaturen zu stark gebundenen, elektrisch neutralen Exzitonen, bzw. leichter zu trennenden Ladungsträgerpaaren mit kleinerer Bindungsenergie, sogenannten Polaronenpaaren. Aufgrund der schwachen elektrischen Abschirmung von Ladungen in organischen Materialen liegen die meisten Photoanregungen als Exzitonen vor. In dieser Hinsicht zeigen spektroskopische Messungen auf Femtosekunden-Zeitskala erstmals den andersartigen Charakter von Donor-Akzeptor Materialien und demonstrieren den großen Einfluss ihrer Struktur auf die Art der erzeugten Photoanregungen. Sie zeigen, dass bei Photoanregungen dieser neuartigen Materialien neben Exzitonen auch ein beträchtlicher Anteil an Polaronenpaaren entsteht. Diese Donor-Akzeptor Materialien weisen einen Polaronenpaar-Anteil von bis zu 24% aller Photoanregungen auf, was dem Dreifachen der Effizienz vergleichbarer Homopolymere entspricht (Kap. 6). Weitere Untersuchungen zeigen außerdem eine erhöhte Erzeugungsrate bei kürzeren Anregungswellenlängen. Dies kann auf eine Korrelation mit einem ausgeprägten Elektronentransfer der involvierten Wellenfunktion zurückgeführt werden, welcher in theoretischen Simulationen deutlich wird (Kap. 7). Zusammenfassend geben die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse einen detaillierten Einblick in die optischen und elektronischen Eigenschaften von Donor-Akzeptor Copolymeren und den starken Einfluss der molekularen Struktur auf die ersten Schritte der photovoltaischen Stromerzeugung. Zusammenhänge zweier Schlüsselfaktoren für die Effizienzsteigerung zukünftiger organischer Solarzellen mit Materialparametern werden deutlich. Dies sind die Erzeugungseffizienz und die Lebensdauer von Polaronenpaaren und deren Abhängigkeit von der Elektronegativität und der Abstand von Akzeptor- zu benachbarten Donorsegmenten. Weiterhin konnte eine ausgeprägte Polaronenpaar Erzeugung über das ganze Absorptionsspektrum nachgewiesen werden. Diese Erkenntnisse bieten eine große Hilfestellung bei der weiteren Optimierung von Polymeren für Photovoltaik. Außerdem heben sie den wichtigen Beitrag der Ultrakurzzeit Spektroskopie zum grundlegenden Verständnis der Polaronenpaarerzeugung hervor. Mit diesen Mitteln könnte eine Verringerung des Spannungsverlustes möglich werden, der zur Ladungsträgertrennung in organischen Materialien nötig ist.

Molecular Aesthetics | Symposium Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). Organolithium compounds were pioneered by Wilhelm Schlenk at the University of Jena in Germany in 1917. Nominated for a Nobel Prize for this and other brilliant work, Schlenk lost out because it was thought “organolithium compounds are too unstable to be of any use”. A century on and organolithium and other organometallic compounds are absolutely indispensable to the world. They are utilised in the manufacture of pharmaceuticals, dyes, agrochemicals, perfumes, polymers and many other important everyday commodities. Their reputation of being challenging to handle and even pyrophoric, belies the fact that, at the molecular level, organolithium compounds adopt a bewildering variety of beautiful, eyecatching structures. These structures are not just aesthetically pleasing, they are the engines which drive the chemistry and properties of these useful materials. Our contribution to the development of these structures is discussed, focusing on the different architectures and patterns which emerge. Chemists are constantly looking at new ways of improving organometallic chemistry. Presently we are developing the concept of “synergic bimetallics”. Reactions impossible with conventional organometallic compounds are now made possible using these synergic bimetallics as the two distinct metals can communicate with each other through the structure. Underpinning this new chemistry is a fascinating world of molecular architecture involving rings of atoms which can capture other molecules in their cores. An example of a sodium-magnesium ring capturing an iron molecule is shown in the portrait below. Cover art is becoming increasingly important in chemistry papers to draw attention to new discoveries in thoughtful, creative ways. Examples from our own work will be included in the presentation. /// Der deutsche Chemiker Wilhelm Schlenk (Universität Jena) experimentierte 1917 erstmals mit Organolithiumverbindungen. Dank dieser und anderer richtungsweisender Leistungen wurde Schlenk für den Nobelpreis vorgeschlagen, der ihm jedoch nicht verliehen wurde, da „Organolithiumverbindungen zu instabil für praktische Anwendungen“ seien. Ein Jahrhundert später sind Organolithium und andere Organometallverbindungen zum unverzichtbaren Grundstoff in der Herstellung von Arzneimitteln, Farbstoffen, Duftstoffen, Agrochemikalien, Polymeren und vielen anderen Gebrauchsgegenständen geworden. Entgegen ihrem Ruf, schwierig zu verarbeiten und sogar luftentzündlich zu sein, entfalten Organolithiumverbindungen auf molekularer Ebene atemberaubend schöne Strukturen von unglaublicher Vielfalt. Ihre Struktur ist nicht nur in ästhetischer Hinsicht bedeutend - sie bestimmt zugleich die chemischen Eigenschaften dieser nützlichen Materialien. Wir stellen unseren Beitrag zur Entwicklung dieser Strukturen vor, mit besonderem Augenmerk auf die entstehenden Bauformen und Muster. Chemiker suchen ständig nach neuen Wegen zur Verbesserung der Organometallchemie. Wir beschäftigen uns aktuell mit „synergistischen Bimetallen“, deren Komponenten über die Struktur miteinander kommunizieren und Reaktionen zulassen, die mit konventionellen Organometallverbindungen undurchführbar waren. Grundlage dieses neuen Forschungsgebiets ist die faszinierende Welt der molekularen Architektur. So können Atomringe fremde Moleküle aufnehmen, wie die untere Abbildung eines Natrium-Magnesium-Rings, der ein Eisenmolekül an sich bindet, zeigt. Umschlaggrafiken spielen als Blickfang eine immer größere Rolle in der chemischen Literatur. Wir präsentieren Beispiele aus unseren Veröffentlichungen.

Molecular Aesthetics | Symposium After the discussion of the term "molecular aesthetics" and the examination of some synthetic supermolecules, principles leading to aesthetically demanding molecules are discussed on the basis of various organic natural substances. Through dimerization, bilateral-symmetric or card-like connections are formed. The linkage to ring-shaped, rotationally symmetric molecules takes place according to certain laws. The phenomenon of translation can be observed in linear and three-dimensional polymers. In the crystal lattice of the diamond the most different figures are hidden. Of particular interest is the chirality or handiness of natural and medicinal substances, which gives the molecules amazing properties. The comparison of words, molecules and melodies is also aesthetically appealing. Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Nach der Diskussion des Begriffes „molekulare Ästhetik“ und der Betrachtung einiger synthetischer Supermoleküle werden anhand verschiedener organischer Naturstoffe Prinzipien besprochen, die zu ästhetisch anspruchsvollen Molekülen führen. Durch Dimerisierung entstehen bilateral-symmetrische oder spielkartenartige Verbindungen. Die Verknüpfung zu ringförmigen, rotationssymmetrischen Molekülen erfolgt nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten. Das Phänomen der Translation ist in linearen und drei dimensionalen Polymeren zu beobachten. Im Kristallgitter des Diamanten sind die unterschiedlichsten Figuren versteckt. Von besonderem Interesse ist die Chiralität oder Händigkeit von Natur- und Arzneistoffen, die den Molekülen erstaunliche Eigenschaften verleiht. Ästhetisch reizvoll erscheint auch der Vergleich von Worten, Molekülen und Melodien. Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Organische Halbleiter gewinnen zur Zeit als elektronische und optoelektronische Bauelemente zunehmend an Bedeutung. Während organische Leuchtdioden, die oft auf Polymeren basieren, bereits Marktreife erreicht haben, sind organische Transistoren noch im Forschungsstatus. Für organische Transistoren verwendet man üblicherweise geordnete dünne Schichtstrukturen aus kleinen organischen Molekülen wie Pentacen, da hier im Vergleich zu den ungeordneten Polymeren höhere Ladungsträgerbeweglichkeiten erzielt werden können. Trotz intensiver Forschung sind die elektronischen Transportmechanismen und optischen Eigenschaften in solchen Systemen nicht völlig verstanden. Der Ansatz der vorliegenden Arbeit besteht darin, die elektronischen und optoelektronischen Eigenschaften von Pentacen-Dünnfilmtransistoren ortsaufgelöst zu untersuchen. Die dadurch erhaltenen Messdaten ermöglichten es, verschiedene Einflüsse auf das Transportverhalten in Pentacen aufzuschlüsseln und den verschiedenen Bereichen innerhalb des Transistors zuzuordnen. Es wurden zwei verschiedene Versuchsaufbauten realisiert. Um Abhängigkeiten des Transports von der Pentacenschichtdicke zu untersuchen, wurden elektronische in-situ Messungen während des Aufdampfprozesses durchgeführt. Laterale Ortsauflösung wurde hingegen durch einen optischen Aufbau realisiert, mit dem kleine Bereiche des Transistorkanals beleuchtet wurden. Bei den elektronischen in-situ Messungen wurden kontinuierlich während des Aufdampfens von Pentacen die charakteristischen Kenngrößen der Transistoren bestimmt. Neben der Lochbeweglichkeit untersuchten wir im Speziellen die Verschiebung der Schwellwertspannung und die Hysterese der Transistoren, da diese durch lokale Fallenzustände ausgelösten Phänomene eine besonders wichtige Rolle bei den Transporteigenschaften organischer Halbleiter spielen. Das Verhalten der Hysterese konnte durch ein Modell, das lokale Fallenzustände an der Oberfläche der Pentacenschicht berücksichtigt, erklärt werden. Die Entwicklung der Schwellwertspannung sowie der Hysterese während des Aufdampfens erlaubten es desweiteren, die Debye-Länge in Pentacen zu bestimmen. Der zweite Aufbau ermöglichte es, einerseits optische Eigenschaften wie Photolumineszenz und Reflektionsvermögen und andererseits optoelektronische Eigenschaften, insbesondere die Photoantwort, d.h. die lichtinduzierte Veränderung des Transistorstromes, in Abhängigkeit des Ortes der Beleuchtung zu untersuchen. Mit Hilfe der Reflektionsmessungen gelang es, unterschiedliche Absorption einzelner Pentacenkörner aufzulösen. Dies konnte auf eine Davydov-Aufspaltung zurückgeführt werden. Die Photoantwort unserer Transistoren besteht aus einer langsamen Komponente, die unabhängig vom Beleuchtungort auftrat, sowie einer schnellen Komponenten, die nur durch Einstrahlung an den Kontakten ausgelöst wurde. Aufgrund der Zeitskala und der Gatespannungsabhängigkeit wurde die langsame Komponente als bolometrischer Effekt interpretiert. Wärme, die durch Absorption in der Probe erzeugt und in den Halbleiterfilm transportiert wird, befreit Löcher aus Fallenzuständen, wodurch die Konzentration der freien Ladungsträger und damit der Gesamtstrom im Transistor erhöht wird. Die schnelle Photostromkomponente wird durch einen elektronischen Prozess, der auf einer Exzitonentrennung durch das hohe elektrische Feld am Kontakt beruht, erklärt. Die große Ausdehnung des Signals wurde auf eine hohe Interkombinationsrate von Singulett-Exzitonen zu Triplett-Exzitonen, die aufgrund ihrer langen Lebensdauer große Diffusionslängen besitzen, zurückgeführt. Diese hohe Interkombinatinosrate wurde durch die sehr schwache Photolumineszenzausbeute bestätigt.

Ein Mobiltelefon mit Muskeln? Das ist die Neuentwicklung des ETH-Spinoffs «Optotune» im Technologiezentrum der Empa. Neuartige optische Linsen, die mit Hilfe von elektro-aktiven Polymeren – «künstliche Muskeln» – ihre Brennweite stufenlos ändern können, sollen die herkömmlichen Digital-Zooms in zwei bis drei Jahre auf dem Markt ersetzen.

Diese Arbeit besch"aftigt sich mit der Bestimmung elastischer Konstanten in amorphen Materialien. Im Mittelpunkt steht die Elastizit"at heterogener Netzwerke aus steifen, stabartigen Polymeren. Diese Netzwerke spielen eine wichtige Rolle in der Zell-Biologie, z.B. in der Form des Zytoskeletts, welchem die Zelle einen Gross teil ihrer mechanischen und dynamischen Eigenschaften verdankt. Bei der Bestimmung der elastischen Konstanten im Rahmen der Elastizit"atstheorie erh"alt der Begriff der `Affinit"at'' eine besondere Bedeutung, da er das Deformationsfeld emph{homogener} elastischer Systeme charakterisiert. Im Gegensatz dazu ist es in den hier interessierenden emph{heterogenen} Materialsystemen gerade die Abwesenheit dieser affinen Deformationen, die im Mittelpunkt des Interesses steht. Im Verlauf der Arbeit wird deutlich, wie Nichtaffinit"at aus einem Zusammenspiel geometrischer Eigenschaften der Mikrostruktur und mechanischer Eigenschaften der Einzelpolymere entstehen kann. Durch die Kombination von Computersimulation und analytischer Beschreibung werden wichtige Aspekte bez"uglich der Rolle der heterogenen Mikrostruktur in der Ausbildung makroskopischer Elastizit"at gekl"art. Der Ber"ucksichtigung nicht-affiner Deformationen kommt dabei au{ss}erordentliche Bedeutung bei der pr"azisen Bestimmung makroskopischer elastischer Konstanten zu. Es zeigt sich, dass die Struktur der Polymer-Netzwerke im Allgemeinen durch zwei L"angenskalen beschrieben werden muss. Neben der mittleren Maschenweite $a$ tritt eine mesoskopische L"angenskala $l_fgg a$ auf, die aus der stabartigen Form der Polymere folgt. Es wird gezeigt, dass diese ``Faserl"ange'' -- und nicht die Maschenweite -- die Rolle der Einheitszelle des Polymernetzwerkes spielt. Neben dieser geometrischen Komponente spielen die elastischen Eigenschaften der Einzelpolymere eine wesentliche Rolle f"ur die makroskopische Elastizit"at. Diese orientieren sich an den bekannten Kraft-Ausdehnungs-Relationen steifer Polymere und k"onnen mit Hilfe des ``worm-like chain'' Modells berechnet werden. Dar"uber hinaus wird ein neues ``worm-like bundle'' Modell entwickelt, das vergleichbare Aussagen zu statistischen und mechanischen Eigenschaften von Polymer-emph{B"undeln} erlaubt. Der erste Teil der Arbeit besch"aftigt sich mit der athermischen Elastizit"at des Netzwerkes, d.h. der entropische Anteil der Kraft-Ausdehnungs-Relation wird vernachl"assigt. Eine selbst-konsistente `effective-medium'' Theorie wird entwickelt, die auf der Annahme beruht, dass die Filamente sich wie emph{inextensible}, biegesteife St"abe verhalten. Die Annahme der Inextensibilit"at kann mit der anisotropen Elastizit"at steifer Polymere begr"undet werden, deren Biegesteifigkeit, $kperp$, im Allgemeinen sehr viel kleiner ist, als deren Strecksteifigkeit, $kpar gg kperp$. Das sich ergebende nicht-affine Deformationsfeld kann explizit konstruiert werden (``non-affine floppy modes'') und erlaubt eine Berechnung der elastischen Konstanten der Netzwerke, welche mit den Ergebnissen fr"uherer Simulationen "ubereinstimmen. Desweiteren erlaubt die Theorie, in Verbindung mit dem worm-like bundle Modell, eine Erkl"arung der rheologischen Eigenschaften eines in-vitro Modellsystems aus verkn"upften Polymerb"undeln. Der zweite Teil der Arbeit diskutiert thermische Effekte, indem die entropische Strecksteifigkeit der Polymere in der Modellierung ber"ucksichtigt wird. Es besteht ein charakteristischer Unterschied zwischen diesem entropischen Beitrag zur Strecksteifigkeit, $kpar$, und einem energetischen Beitrag, $k_s$, der sich z.B. aus der Streckung des Polymer-R"uckgrats ergibt. Dieser Unterschied betrifft die Abh"angigkeit von der L"ange $l$ des betrachteten Polymersegments. Die starke Abh"angigkeit $kparsim l^{-4}$ (im Vergleich zu $k_ssim l^{-1}$) f"uhrt dazu, dass thermische Netzwerke steifer Polymere eine starke Sensitivit"at f"ur strukturelle Unordnung aufweisen, die in athermischen Netzwerken nicht vorhanden ist. Im numerischen Modellsystem "au{ss}ert sich dieser Effekt durch die Existenz einer Nichtaffinit"ats-L"ange und dazugeh"origer anomaler Exponenten der elastischen Konstanten. Ein Skalenargument wird entwickelt, das den Zusammenhang aufzeigt zwischen Heterogenit"at des Netzwerks (hier charakterisiert durch die Verteilung $P(l)$) und elastischer Eigenschaften des Einzelpolymers ($kpar(l)$).

Die Adhäsion von Polymeren an festen Oberflächen ist von großem wissenschaftlichen Interesse. Ebenso bedeutend ist die Polymerhaftung aber auch für eine Vielzahl industrieller Anwendungen. Bei Klebungen beispielsweise kommt der Adhäsion von Polymeren, die zwei Oberflächen überbrücken, besonderes Interesse zu. Die außergewöhnlichen Materialeigenschaften von Biomineralien und damit verbunden ihre Bedeutung für die Entwicklung zukünftiger Werkstoffe basieren auf der Wechselwirkung von Biopolymeren mit Mineraloberflächen. Eine gezielte Materialentwicklung mit vorhersagbaren Hafteigenschaften ist derzeit jedoch wegen des eingeschränkten Wissens über die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen und Wechselwirkungen der Polymeradsorption noch nicht in zufriedenstellender Weise möglich. AFM-basierte Kraftspektroskopie ermöglicht die Untersuchung von Konformationen und Wechselwirkungen von Makromolekülen sowie die hochpräzise Bestimmung inter- und intramolekularer Kräfte. Desorptionsmessungen an einzelnen oberflächenadsorbierten Polyelektrolytketten können dabei zu einem besseren Verständnis der molekularen Wechselwirkungen beitragen. Sie ermöglichen die hochpräzise Quantifizierung der Wechselwirkungskraft zwischen Polymer und Oberfläche. Darüber hinaus bietet eine gesteuerte Veränderung der experimentellen Bedingungen und damit der Desorptionskraft Einsichten in die unterschiedlichen Wechselwirkungen. Im Fall oberflächenüberbrückender Polymere adsorbiert die Polymerkette auf zwei Oberflächen, die sozusagen in Konkurrenz zueinander stehen, so dass kompetitive Aspekte der Adhäsion eine wichtige Rolle spielen können. Im Rahmen dieser Arbeit konnte mit AFM-Desorptionsmessungen erfolgreich veranschaulicht werden, dass die Adhäsionseigenschaften beider Oberflächen berücksichtigt werden müssen. Daraus ergibt sich zum Beispiel eine Abhängigkeit der Länge des überbrückenden Polymersegments von der Dichte der Moleküle auf der Oberfläche, da benachbarte Moleküle die Wechselwirkung des Polymers mit der Oberfläche örtlich einschränken können. Intra- und intermolekulare Wechselwirkungen können zudem zu einem konturlängenabhängigen Dissoziationsverhalten des Polymers führen, das in Unterschieden der gemessenen Desorptionskraft resultiert. Bei Biomineralien mangelt es an Wissen über die Struktur der häufig sauren Makromoleküle und die komplexen Wechselwirkungen mit den Mineraloberflächen. An einem Modellsystem aus Polyglutaminsäure und Calcit konnte gezeigt werden, dass mit AFM-Desorptionsmessungen dieses molekulare Zusammenspiel von Wechselwirkungen auf der Basis von Wechselwirkungskräften sehr detailliert untersucht werden kann. Dies ist notwendig, da geringe Veränderungen auf der molekularen Skala große Effekte auf der makroskopischen Skala hervorrufen können. Es stellte sich außerdem heraus, dass Hochenergiekristallflächen von Calcit in guten Lösungsmitteln ohne stabilisierende Polymeradditive nicht existieren können, sondern sich in die stabile Calcit (104)-Fläche umwandeln.

In der vorliegenden Arbeit werden mittels der Einzelmolekül-Fluoreszenzspektroskopie und einer neuartigen Ultrakurzzeit-Photostromkorrelationstechnik der Energietransfer und die Ladungsträgererzeugung in konjugierten Polymeren untersucht. Aufgrund ihrer großen Flexibilität sowohl in Bezug auf die elektronischen und optischen Eigenschaften als auch im Hinblick auf die Verarbeitungsmöglichkeiten erschließen diese molekularen Halbleiter zahlreiche Anwendungsfelder aus der Optoelektronik. Hierzu gehören insbesondere die organischen Leuchtdioden und Photodetektoren, aber auch Laser und Transistoren. Der Energietransfer zwischen einzelnen Untergruppen eines konjugierten Polymermoleküls, sogenannten Chromophoren, wird erstmals durch zeitaufgelöste Einzelmolekülspektroskopie direkt verfolgt. So wird der Transfer von Anregungsenergie zwischen zwei energetisch verschiedenen Chromophoren zeitlich aufgelöst und mit theoretischen Modellen verglichen. Durch die Messung der homogenen Linienbreite der Einzelmolekül-Photolumineszenz bei Temperaturen zwischen T = 5K und T = 300K und deren Auswirkung auf die Mobilität der Anregungen wird in dieser Arbeit der mikroskopische Mechanismus des Energietransfers direkt zugänglich. Es zeigt sich, daß der Energietransfer über die stark temperaturabhängige Linienbreite der Absorption und Emission der einzelnen Chromophore kontrolliert wird. Die Messung der Polarisations-Anisotropie des konjugierten Polymers gibt Aufschluß über die relative Orientierung der Chromophore zueinander. Es zeigt sich, daß eine geeignete Molekülgeometrie in Verbindung mit dem Energietransfer zu einer hochgradig polarisierten Emission von Photolumineszenz selbst bei unpolarisierter Anregung führt. Mit einer neuartigen Kombination von optischer Ultrakurzzeitspektroskopie und Photostrommessungen wird die Photoerzeugung von Ladungsträgern in Polymer-Dünnschichtdioden mit einer Zeitauflösung im sub-Pikosekunden Bereich verfolgt. Erstmals gelingt damit der direkte Nachweis, daß alle freien Ladungsträger durch zeitverzögerte Dissoziation von optisch generierten Exzitonen auf der Zeitskala der Exzitonenlebensdauer von 100 ps erzeugt werden. Darüberhinaus wird die ultraschnelle Dissoziation ”heißer“ Exzitonen binnen 0.1 Pikosekunden beobachtet, die jedoch nicht freie Ladungsträger erzeugt, sondern schwach Coulomb-gebundene Paare von Ladungsträgern, sogenannte Polaronenpaare. Die Polaronenpaare weisen eine verschwindende Lumineszenzausbeute auf, tragen aber auch nicht zum Photostrom bei und stellen daher einen Verlustkanal für Polymer-Leuchtdioden und für organische Solarzellen dar. Der quantitative Vergleich mehrerer ultrakurzzeitspektroskopischer Signale erlaubt erstmals eine quantitative Bestimmung der Erzeugung von Polaronenpaaren ohne die Annahme weiterer Materialparameter. An zwei Modellsystemen effizienter organischer Polymer-Photodioden, nämlich Mischsystemen aus einem konjugierten Polymer mit dem Elektronenakzeptor C60, wird die Bedeutung der Polaronenpaare für organische Photodetektoren nachgewiesen. Wiederum durch die Kombination der Ultrakurzzeitspektroskopie mit Photostrommessungen kann eindeutig zwischen freien Ladungsträgern und Polaronenpaaren unterschieden und deren Population getrennt verfolgt werden. Die zentrale Rolle der Polaronenpaare für die Photostrom-Quantenausbeute in verschiedenen organischen Nanokompositen wird herausgearbeitet. Es zeigt sich, daß die makroskopisch beobachtete Diskrepanz zwischen der Zahl dissoziierter Anregungen und der Zahl detektierter freier Ladungsträger auf der Tendenz einiger Materialien beruht, die Erzeugung von Polaronenpaaren mit einer hohen Rekombinationswahrscheinlichkeit zu begünstigen.

Diese Arbeitet gliedert sich in vier Themengebiete: - Darstellung neuartiger Magnesiumphosphandiide aus Metallierungsreaktionen von Dibutylmagnesium und Tri(isopropyl)silylphosphan - Reaktion von Dimethylcarbonat mit den entsprechenden Erdalkalimetall-bis[bis- (trimethylsilyl)phosphaniden] und –bis[tri(isopropyl)silylphosphandiiden] zu Erdalkalimetall-bis(2-phosphaethinolaten) - Synthese von Calciumdiketonatkomplexen durch Metallierungsreaktionen von (thf)2Ca[N(SiMe3)2]2 und 2,2,6,6-Tetramethylheptan-3,5-dion - Metathesereaktionen von Kalium-trialkylsilylphosphaniden und Cp´´2YCl2Li(thf)2 zu phosphanylsubstituierten Yttrocenen Im Rahmen dieser Arbeit konnten neuartige Erdalkalimetallphosphandiide synthetisiert werden. Durch Metallierungsreaktionen von Dibutylmagnesium und Tri(isopropyl)silylphosphan erhält man abhängig vom Lösemittel unterschiedliche Käfigverbindungen (Gl. 5.1.): In Abwesenheit eines Donorlösungsmittels bildet sich ein hexagonales Mg6P6-Prisma, das durch zwei Magnesium-bis(phosphanid)-Einheiten überkappt ist. Wenn stöchiometrisch THF zugegeben wird, werden die Phosphanideinheiten durch die Donoren ersetzt, das Strukturprinzip bleibt aber erhalten. Der im Vergleich zum Phosphanid geringere sterische Anspruch des THF führt zu einer Bindungsverlängerung auf durchschnittlich 253 pm im Ring. Die hexagonal-prismatische Struktur ist bevorzugt, wenn Donorliganden im Unterschuß vorliegen, bei Überschuß hingegen ist die verzerrt-kubische Struktur günstiger. Bei Reaktionsführung in Ethern wie THF oder DME bildet sich eine Heterocubanstruktur aus, die erste dieser Art bei Magnesiumphosphandiiden. Die Verwendung des Chelatbildners führt dabei nicht zum Vierring Mg2P2, das Würfelgerüst ist begünstigt. Abbildung 20: Kugelstabmodell von 6 Eine Magnesium-Phosphorbindungslänge beträgt hier durchschnittlich 254 pm. Spektroskopisch unterscheiden sich diese Verbindungen mit Ausnahme von 4 wenig und reihen sich in die bisher publizierten Daten ein. So liegen die 31 P-NMR-Verschiebungen von 4 bei 31 P = -265.0, -266.8 und -331.2. Die entsprechenden Verschiebungen von 5, 6 und 7 liegen zwischen 31 P = -327.1 und -331.6 Bei der Reaktivität gegenüber Dimethylcarbonat verhalten sich die Erdalkalimetall-bis[ bis(trimethylsilyl)phosphanide] analog den bereits untersuchten Alkalimetall-verbindungen. Unter Abspaltung von Methyl(trimethylsilyl)ether und Erdalkalimetallmethanolat bilden sich Kohlenstoff-Phosphordreifachbindungssysteme (Gl. (5.2.) Hexakis(magnesium-triisopropylsilylphosphandiid) verhält sich in der Reaktivität ähnlich und führt zur entsprechenden Magnesiumverbindung. 31 P-NMR-spektroskopisch zeigen diese Verbindungen analoge Eigenschaften wie die Alkalimetallverbindungen. Die Verschiebungen liegen zwischen 31 P = -362.3 und –373.2. Die Verbindungen sind äußerst oxidationsempfindlich und zersetzen sich sofort beim Trocknen im Hochvakuum und langsam in etherischer Lösung. Auch Temperaturerhöhung über 0°C führt zu langsamer Zersetzung. Zur genaueren Untersuchung der Struktur konnte von Tris(dimethoxyethan-O,O´)calcium- bis(2-phosphaethinolat) 12 eine Röntgenstrukturanalyse durchgeführt werden. Das Calciumatom ist von drei DME-Liganden koordiniert. Die Ca-O-Abstände variieren zwischen 234 pm zu den OCP-Anionen und 244 bis 255 pm zu den Ether-Liganden. Die C-P- Bindungslänge hat einen Wert von 157.5 pm und liegt damit zwischen einer Doppel- und einer Dreifachbindung. Bei der versuchten Kristallisation von Strontium-bis(2- phosphaethinolat) 13 konnte das dimere Bis(1,2-dimethoxyethan-O,O´)strontium-2,6- bis(methoxy)-3,5-diphospha-1,7-dioxaheptatrienid-4-olat 18 mittels Röntgenstrukturanaylse identifiziert werden: Abbildung 21: Kugelstabmodell von 18 Verbindung 18 entsteht in einer Reaktion von 13 mit noch vorhandenem Überschuß an Dimethylcarbonat. Jedes Strontiumatom ist verzerrt oktaedrisch koordiniert. Die Sr-O-Abstände liegen zwischen 249 pm zu den Anionenfragmenten und 268.9 pm zu den DME-Sauerstoffatomen. Die C-P-Bindungen liegen mit einer Länge von ca. 180 pm zwischen Einfach- und Doppelbindungen, ebenso wie die C-O-Bindungen an Position 3 und 7. Diese Bindungslängen weisen auf eine Delokalisation der negativen Ladungen hin. Durch Metallierungsreaktionen von (thf)2Ca[N(SiMe3)2]2 23 mit 2,2,6,6-Tetramethylheptan-3,5- dion („H-tmhd“) konnten neue, bisher unbekannte Diketonate dargestellt werden. Je nach Stöchiometrie entsteht entweder ein Dimer oder ein Monomer (Gl. 5.3.):(thf)2 Ca(5.3.) Die Strukturen dieser beiden Verbindungen konnten mittels Röntgenstrukturanalyse aufgeklärt werden. Dabei zeigt sich, daß hier durch die Verbrückung eine Bindungsverlängerung von Ca-N von 238 pm bei 24 auf 247 bzw. 251 pm bei 25 und eine Stauchung des O-Ca-O-Winkels um 9° stattfindet. Durch Metallierungsreaktionen mit verschiedenen Alkoholen konnten die entsprechenden Alkoholate dargestellt werden. Abhängig vom sterischen Anspruch der Alkohole dismutieren diese Alkohole allerdings zum Teil zum literaturbekannten [Ca(tmhd)2]3. 25 und die Alkoholate Ca2tmhd3OR 26 und 27, die sich aus der Reaktion mit R-1-Phenylethanol und 2,6- Di(tertbutyl)phenol ergeben, wurden auf ihre katalytische Aktivität bezüglich der Polymerisation von L-Lactid und -Caprolacton untersucht. Dabei stellte sich 27 als inaktiv heraus, was auf den sperrigen Alkoholatrest zurückzuführen ist, der einen Ligandenaustausch verhindert. 25 und 26 zeigten hingegen gute katalytische Aktivität, wobei man bei Verwendung von 25 zu Polymeren mit hohen Molekülmassen gelangt. 26 führt zur Ausbildung von sogenannten lebenden Polymeren. Das weitere Hauptaugenmerk dieser Arbeit richtete sich auf die Synthese und strukturelle Charakterisierung von Yttriumphosphaniden. Da sich diese Verbindungsklasse durch äußerst hohe Reaktivität auszeichnet, musste ein Ligandensystem gewählt werden, welches das Metallzentrum abschirmt und gute Kristallisationseigenschaften aufweist. Mit dem 1,3- Bis(trimethylsilyl)cyclopentadienyl-liganden („Cp´´ “) stand uns ein solche Schutzgruppe zur Verfügung. Dadurch konnten Röntgenstrukturanalysen dieser Phosphanide des Typs Cp´´2YP(H)SiR3(thf) und Cp´´2Y[P(H)SiR3]2M(L) angefertigt werden, die sich durch Metatheseraktionen von Kalium-trialkylsilylphosphaniden und Cp´´2YCl2Li(thf)2 darstellen lassen. Die entstandenen Phosphanide zeichnen sich durch äußerste Empfindlichkeit aus. Innerhalb von wenigen Tagen zersetzen sie sich selbst in aromatischen Kohlenwasserstoffen, Trocknen im Hochvakuum führt zu sofortiger Zersetzung. Schema 15: Bildungsmechanismus der Yttriumphosphanide Die Länge der Yttrium-Phosphorbindung hängt von den Koordinationszahlen ab: Sie variiert von 277 pm bei (Tetrahydrofuran-O)yttrium-bis[1,3-bis(trimethylsilyl)cyclopentadienid]- tri(tertbutylsilyl)phosphanid 45 über 284 pm bei (Tetrahydrofuran-O)lithium-bis[- tri(isopropyl)silylphosphanyl]-bis[1,3-bis(trimethylsilyl)cyclopentadienyl]yttriat 46 bis 285 pm bei der analogen Kaliumverbindung 51. Die Wasserstoffatome stehen bei 46 und 51 zueinander trans. Außerdem weisen diese Verbindungen äußerst interessante NMR- Eigenschaften auf. So erhält man z.B. im 31 P-NMR-Spektrum ein Spinsystem AA´MM´X beim Kaliumyttriat 52. | 31 P = -234.8 Abbildung 22: 31 P-NMR-Spektrum von 52 Die Bandbreite der Verschiebungen im 31 P-NMR-Spektrum reicht von = -188 für das monosubstituierte 50 über = -241.3 für das Kaliumyttriat 51 bis hin zu = -251 bei 46. Bei 46 ist eine Lithium-Phosphorkopplung erkennbar. Im 29 Si{1 H}-NMR erhält man je nach Grad der Substitution Dubletts von Dubletts für 50 oder Multipletts für die AA´MX-Spinsysteme von 46 und 51. Durch Einsatz von (dme)LiPH2 und stöchiometrischer Zugabe von TMEDA gelangt man schließlich zu einer Verbindung des Typs Cp´´2Y(PH2)2Li2(tmeda)2Cl mit einem annähernd planaren sechsgliedrigen zentralen Strukturfragment. Dieser Strukturtyp ist bisher einzigartig in der Organoyttriumchemie. Abbildung 22: Kugelstabmodell von 56 Bis(tetramethylethylendiamin-N,N´)dilithium-(-chloro)-bis(-phosphanido)-bis[1,3-bis(tri-methylsilyl) cyclopentadienyl]yttriat 56 ist äußerst empfindlich und zersetzt sich in wenigen Tagen in aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die Yttrium-Phosphorbindungen haben eine durchschnittliche Länge von 285 pm, die Lithium-Phosphorbindungen von 259 pm. Der YP2Li2Cl-Ring ist nahezu planar. Nur das Chloratom ragt leicht aus dieser Ebene heraus. Die Bindungssituation lässt sich als zwei 2e3c-Bindungen beschreiben. Die spektroskopischen Eigenschaften sind ähnlich zu denen von 46 und 51. Im 31 P-NMR-Spektrum erhält man ein AA´M2M´2X-Spinsystem. Die Yttrium-Phosphor-Kopplung hat jedoch einen um ca. 40 Hz kleineren Wert verglichen mit den anderen beiden Verbindungen.

Ausgangspunkt dieser Arbeit war das erste hocheffiziente literaturbekannte PR System: in situ polbare Komposite auf PVK/ECZ Basis mit Azofarbstoffen als elektrooptische (EO) Komponente und TNF oder TNFM als Sensibilisatoren. Diese sogenannten "weichen" PR Komposite ermöglichen es, hocheffiziente Hologramme durch den Effekt der Orientierungsverstärkung, d.h. durch eine periodische Änderung der Doppelbrechung, aufzuzeichnen. An diesem Standardsystem wurden grundlegende Experimente durchgeführt, um die Abhängigkeit der holographischen Eigenschaften von der Zusammensetzung und den Meßbedingungen zu untersuchen. Danach wurden durch gezielte Variation der chemischen Zusammensetzung neue Materialien mit höheren Sensitivitäten entwickelt. Im folgenden werden die Ergebnisse der Untersuchungen im tabellarischen Stil zusammengefaßt. Untersuchungen am Standardsystem & Die Ansprechzeit von in situ polbaren organischen PR Materialien hängt von der Aufbaugeschwindigkeit des Raumladungsfeldes und von der Beweglichkeit der EO Chromophore in der Matrix ab. Durch Messungen des PR Gitteraufbaus unter verschiedenen Anfangsbedingungen wurde erkannt, daß die Ansprechzeit im Standardmaterial für kleine Schreibintensitäten und kurze Schreibzeiten nicht von der Chromophororientierung sondern von der Aufbauzeit des Raumladungsfeldes limitiert ist. Für längere Schreibzeiten ist die Geschwindigkeit des Gitteraufbaus hingegen durch die Chromophororientierung begrenzt. Nur in diesem Bereich bewirkt eine Vorpolung der Materialien eine Beschleunigung des Gitteraufbaus. Zudem wurde festgestellt, daß eine Beleuchtung der Proben vor dem Einschreiben des Hologramms zu einer Verlangsamung des Aufbaus des Raumladungsfeldes führt. & Die Dichte der Ladungsträgerfallen von PR Materialien ist ein wichtiger Parameter, da sie die maximale Größe des Raumladungsfeldes und damit die Stärke des Hologramms bestimmt. Durch Messung der Phasenverschiebung zwischen dem Interferenzmuster und der induzierten Brechungsindexmodulation sowie der Anwendung des Kukhtarev Modells wurde die effektive Fallendichte im Standardmaterial bestimmt. Sie liegt in der Größenordnung von 1016-1017 cm-3 und hängt zum einen von der Zahl der ionisierten Sensibilisatormoleküle und zum anderen von der Glasübergangstemperatur der Komposite ab. Damit konnte bestätigt werden, daß in PR Kompositen die Fallendichte sowohl durch die Zahl der Rekombinationszentren als auch durch konformative Fallen in der Lochleiter DOS gegeben ist. Die konformativen Fallen haben eine dynamische Natur, d.h. ihre Energie ist zeitlich nicht konstant. & Die Phasenseparation der EO Komponente wird bislang als größtes Stabilitätsproblem von PR Kompositen betrachtet. Modifikation des Standardmaterials unter Verwendung einer ternären Azofarbstoffmischung lieferte ein Material, welches stabil gegen Phasenseparation ist. Eine Langzeitmessung von einer Woche brachte jedoch einen weiteren Degradationsprozeß zu Tage: bei Dauergebrauch wurde neben einer geringfügigen Verbesserung der Beugungseffizienz eine Zunahme der Ansprechzeit (Faktor 4) gefunden. Die Ursache für diese Effekte ist noch nicht geklärt, die Erzeugung von tiefen Fallenzuständen scheint dabei eine wichtige Rolle zu spielen. Untersuchungen an vollfunktionalisierten, vorgepolten Polymeren Vollfunktionalisierte Materialien haben den Vorteil, stabil gegen Phasenseparation zu sein. Vorgepolte, d.h. nicht in situ polbare Materialien haben aufgrund der sofort auftretenden Brechungsindexänderung durch den Pockels-Effekt Ansprechzeiten, die nur vom Aufbau des Raumladungsfeldes limitiert sind. Hier wurden Polymere mit einem inerten Rückrad untersucht, an welches Azofarbstoffe und Carbazoleinheiten als funktionelle Gruppen angebunden waren. Als Sensibilisator diente TNF. Die Materialien zeigten eine ausgezeichnete Stabilität gegen dielektrisches Durchschlagen und Phasenseparation, die erreichten Brechungsindexmodulationen waren jedoch eine Größenordnung kleiner als in vergleichbaren nieder- Tg Materialien. Dies ist durch die Abwesenheit der Orientierungsverstärkung in "harten" Materialien bedingt. Die Ansprechzeiten waren ähnlich denen in nieder-Tg Materialien. Dies bestätigt, daß die Ansprechzeit in den ausreichend weichen Standardmaterialien nicht von der Chromophororientierung limitiert ist. Die Sensitivität der vorgepolten Materialien ist aufgrund der geringen Brechungsindexmodulationen vergleichsweise niedrig. Insgesamt bieten vorgepolte PR Materialien daher außer ihrer hohen Stabilität keine Vorteile gegenüber nieder-Tg Materialien. Komposite mit DBOP-PPV als Lochleiter Durch Ersetzen des PVK Polymers im Standardsystem durch das PPV-Ether Derivat DBOP-PPV gelang es, den Aufbau des Raumladungsfeldes zu beschleunigen. Dies ist auf die im Vergleich zu PVK höhere Lochmobilität des konjugierten DBOP-PPV zurückzuführen. Diese Materialien reagierten im Gegensatz zum Standardsystem mit PVK nicht mit einer Verlangsamung des Gitteraufbaus bei Vorbeleuchtung. Diese Studie zeigte auch, wie wichtig neben der Photoleitfähigkeit die Matrixqualität eines Polymers für die Anwendung in PR Kompositen ist. Die DBOP-PPV Materialien waren wegen ihrer schlechten Kompatibilität zu den verwendeten Farbstoffen nicht stabil gegen Phasenseparation. Komposite mit TPD-PPV als Lochleiter & Der Einsatz des Polymers TPD-PPV, dessen Lochmobilität höher als die der Polymere DBOP-PPV und PVK ist, ermöglichte es, PR Komposite zu entwickeln, die bei 633 nm Schreibwellenlänge Ansprechzeiten im Bereich von Millisekunden zeigten. Gegenüber dem Standardsystem wurde eine zwanzigfache Beschleunigung des Raumladungsfeldaufbaus sowie eine Verbesserung der Brechungsindexmodulation im Gleichgewichtzustand um 30 % erreicht. Die Sensitivität war durch die hohe Absorption des Materials einschränkt und lag im Bereich der besten literaturbekannten Materialien. & Das TPD-PPV Material zeigte trotz geringer Absorption auch im NIR Bereich (hier 830 nm) eine ausreichende Photosensitivität. Es wurde ein großer Einfluß der Beleuchtung des Materials vor dem Einschreiben des Hologramms gefunden. Die Ansprechzeit nimmt stark ab (Faktor 40), während gleichzeitig eine etwas höhere Brechungsindexmodulation im Gleichgewichtszustand erreicht wird. Diese Effekte hatten sich schon bei den DBOP-PPV Kompositen angedeutet. Ursache für diesen "Gating"-Prozeß ist die hohe Dichte von Ladungsträgern, die beim Vorbeleuchten erzeugt wird. Der Prozeß der Umverteilung dieser Ladungsträger durch das NIR Interferenzmuster ist wesentlich schneller als die Erzeugung und Umverteilung nur durch das NIR Licht. Wie hier zum ersten Mal gezeigt werden konnte, kann die Vorerzeugung von Ladungsträgern auch chemisch durch partielle Oxidation des Lochleiters erfolgen. Der Gating Effekt tritt allgemein in Materialien auf, die in ihrer Ansprechzeit durch die Ladungsträgererzeugung bei der Schreibwellenlänge limitiert sind, und in welchen durch Vorbeleuchtung relativ langlebige Ladungsträger erzeugt werden können. Mit dem TPD-PPV/PCBM Komposit wurden unter Ausnutzung des Gating- Mechanismus eine von organischen PR Materialien bislang unerreichte Sensitivität im NIR Bereich erzielt. Im Vergleich zum Standardmaterial wurde die Sensitivität um einen Faktor von ~240 erhöht. So konnte das Schreiben von Hologrammen mit hohen Wiederholungsraten (> 100 Hz) im NIR demonstriert werden. ATOP Chromophore als EO Komponente ATOP Chromophore sind Farbstoffe, die speziell für den Einsatz als EO Komponente in nieder-Tg PR Materialien entwickelt wurden. Sie zeigen im Vergleich zu den im Standardsystem verwendeten Azofarbstoffen eine wesentlich höhere Anisotropie der Polarisierbarkeit, wodurch die Orientierungsverstärkung der Brechungsindexmodulation effizienter wird. Mit diesen Chromophoren wurden zum einen PR Komposite auf PVK/ECZ/TNFM Basis hergestellt, zum anderen konnte eines der ATOP Derivate ohne jeden Zusatz als PR Glas eingesetzt werden. Diese Materialien zeigen die zur Zeit höchsten literaturbekannten Brechungsindexmodulationen bei niedrigen Polungsfeldern (∆n= 0.012 bei Eext= 28 V/µm). Die ATOP Chromophore erwiesen sich als vollfunktionale Komponenten, die auch die Erzeugung und Umverteilung von Ladungsträgern und damit das Raumladungsfeld beeinflussen. Das Ansprechverhalten dieser Materialien war dadurch sehr komplex, hier sind noch weitere Untersuchungen nötig. Trotz der hohen Brechungsindexmodulationen ist die Sensitivität der ATOP-Materialien aufgrund der langsamen Ansprechzeit und der hohen Absorption nicht besser als die des Standardsystems. Phasenkonjugation mit PR Polymeren bei 532 nm Das Einschreiben von Hologrammen in einen Langzeitspeicher mit Hilfe von phasenkonjugierten Objektstrahlen ist eine vielversprechende Architektur zur Verwirklichung von holographischen Massenspeichern. Für diese Technik sind reversible holographische Kurzzeitspeicher nötig, die als "virtuelle Strahlmodulatoren" dienen können. Für diese Anwendung wurden PR Komposite entwickelt, die sich zur Erzeugung von phasenkonjugierten Objektstrahlen bei 532 nm Schreibwellenlänge eignen. Mit einem auf dem Chromophor 7DCST basierenden Komposit konnte die Phasenkonjugation erfolgreich demonstriert werden. Die Übertragung und Speicherung des phasenkonjugierten Objektstrahls konnte allerdings noch nicht erfolgreich durchgeführt werden. Ein Grund hierfür ist das zu schnelle Löschen des Hologramms im PR Komposit während des Auslesens. Demonstrationsaufbauten Die Praxistauglichkeit von PR Polymeren konnte mit zwei Demonstrationsaufbauten gezeigt werden. Mit dem Standardmaterial konnte ein „Matched Filter“ Korrelator mit einem LCD-Display als Eingabemaske verwirklicht werden. Das TPD-PPV Material erlaubte durch Anwendung des Gatings das holographische Abbilden eines Objektes in Videorate (30 Hz) bei 830 nm und kleiner Schreibleistung (6 mW). Zusammenfassend läßt sich sagen, daß in dieser Arbeit durch den Einsatz neuer funktioneller Substanzen und die Weiterentwicklung der Meßmethodik die Sensitivität von amorphen, organischen photorefraktiven Materialien als holographische Speichermedien entscheidend verbessert wurde. Auch Fragen der Stabilität und Alltagstauglichkeit wurden adressiert. Diese Arbeit liefert eine Reihe von Antworten, wirft aber ebenso viele Fragen auf. Vom umfassenden Verständnis des PR Effekts in Polymeren ist man noch weit entfernt, vor allem was die theoretische Beschreibung des Aufbaus des Raumladungsfeldes anbelangt. Hier wurde ein eher pragmatischer Ansatz gewählt: Ein auf chemischen Konzepten basierendes empirisches Vorgehen erwies sich als guter Weg die Materialien zu verbessern.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden erstmals Poly(4,4’-dimethoxybithiophen)-Filme als polymere Anoden mit variabler Austrittsarbeit für die Injektion von Löchern in organische Halbleiter- Systeme und OLEDs verwendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich diese Injektionsschichten prinzipiell dazu eignen, die Eigenschaften von OLEDs zu verbessern. Es ist schon relativ lange bekannt, dass die optischen und elektrischen Eigenschaften von π- konjugierten Polymeren, wie Absorption bzw. Leitfähigkeit, vom elektrochemischen Oxidationspotential abhängig sind. Der Aspekt aber, dass ebenso die Austrittsarbeit mit dem Oxidationszustand korreliert ist, wurde bisher nicht berücksichtigt. Dies konnte im Rahmen dieser Arbeit mithilfe von Poly(4,4’-dimethoxybithiophen) als typischen Vertreter von leitfähigen Polymeren zum ersten Mal demonstriert werden. Dabei wurden PDBT-Filme auf ITOSubstraten polymerisiert und nachträglich elektrochemisch unterschiedlich stark oxidiert, wobei zum Ladungsausgleich das polymere Anion PSS diente. Es konnte gezeigt werden, dass, wie für solche π-konjugierten Polymere üblich, sowohl die Absorptionseigenschaften als auch die Leitfähigkeit von PDBT unter Verwendung des polymeren Anions PSS stark vom jeweiligen Oxidationspotential bzw. Beladungsgrad abhängig sind. Es konnten elektrochemische Gleichgewichtspotentiale zwischen ca. –0.3 V und maximal +0.5 V vs. Ag/AgCl hergestellt werden, was einer Austrittsarbeit von 4.5 eV bis maximal +5.3 eV entspricht. Dazwischen kann jedes beliebige Oxidationspotential eingestellt werden. Um die Auswirkungen dieser polymeren PDBT-Filme mit unterschiedlichen Oxidationspotentialen auf das Injektionsverhalten von Löchern zu überprüfen, wurden diese Schichten als Anoden für das einfache löcherleitende molekular dotierte System TPD in einer Polycarbonatmatrix verwendet. Dieses organische Modellsystem wurde zunächst eingehend untersucht, wobei festgestellt wurde, dass bei Verwendung von ITO als Anode und Al als Kathode die Diodenkennlinie ausschließlich aus der Injektion von Löchern in die organische Schicht resultiert. Der Stromtransport ist injektionslimitiert und kann mithilfe des Modells der feldunterstützten thermionischen Emission von Ladungsträgern sehr gut beschrieben werden. Ausgehend von diesen Untersuchungen konnte an diesem Modellsystem gezeigt werden, dass durch die Verwendung der polymeren PDBT-Anoden im Vergleich zu ITO die Lochinjektion verbessert werden kann. Mit Zunahme des Oxidationspotentials des PDBTs verschieben sich die Diodenkennlinien sukzessiv zu kleineren Feldstärken bzw. bei konstanter Feldstärke nimmt die Stromdichte kontinuierlich zu. Dies kann nur damit erklärt werden, dass die Injektionsbarriere mit zunehmendem Oxidationspotential kleiner wird und somit die Austrittsarbeit der polymeren Anoden zunehmen muss. Durch temperaturabhängige Messungen und die Anwendung des Modells der feldunterstützten thermionischen Emission konnte gezeigt werden, dass tatsächlich die Injektionsbarriere mit zunehmendem Oxidationspotential der PDBT-Anode kleiner wird. Für die PDBT-Anode mit einem Oxidationspotential von +0.4 V vs. Ag/AgCl bzw. einer Austrittsarbeit von 5.2 eV ist die Barriere für die Injektion der Löcher gänzlich verschwunden, so dass also ein optimaler, ohmscher Kontakt hergestellt werden konnte. Für das löcherleitende System TPD/PC wurde insgesamt ein Übergang von injektions- zu raumladungslimitiertem Stromtransport festgestellt. Diese im Rahmen dieser Arbeit gemachten Beobachtungen an dem einfachen löcherleitenden Modellsystem belegen deutlich, dass die Austrittsarbeit von PDBT direkt mit dem Oxidationszustand korreliert ist, und zwar in der Art, dass die Austrittsarbeit mit zunehmendem Oxidationspotential bzw. Beladungsgrad zunimmt. Es konnte darüber hinaus für das TPD/PC-System gezeigt werden, dass im Fall eines ohmschen Injektionskontakts, der mit den hochoxidierten PDBT-Schichten mit einer Austrittsarbeit von ca. 5.2 eV hergestellt wurde, der raumladungslimitierte Stromtransport durch die organische Halbleiterschicht mithilfe des childschen Gesetzes, das eine feldabhängige Mobilität berücksichtigt, beschrieben werden kann. Damit können Daten über die Feldabhängigkeit der Löcherbeweglichkeit erhalten werden. Nicht nur für das TPD/PC-System, sondern auch für das verwandte System 1-NaphDATA in PC und für das „Poly-TPD“-System konnte ein ohmscher Kontakt mit den hochoxidierten PDBT-Anoden hergestellt und damit dessen Feldabhängigkeit der Löcherbeweglichkeit ermittelt werden, was normalerweise nur mit aufwendigen TOF-Messungen möglich ist. Ausgehend von diesen Erkenntnissen wurde das Injektionsverhalten von unterschiedlich dotierten PDBT-Anoden auch an OLED-Systemen untersucht. Dabei zeigte sich wie bei dem einfachen löcherleitenden TPD/PC-System, dass mit zunehmender Austrittsarbeit der polymeren PDBT-Anoden sich die Löcherinjektion verbessert und somit in einer vergrößerten Stromdichte resultiert. Allerdings wurde auch deutlich, dass sich eine verbesserte Löcherinjektion nicht immer positiv auf die Elektrolumineszenz und den Wirkungsgrad der OLEDs auswirkt. Lediglich für den Fall, dass die Rekombination der Ladungsträger durch einen Mangel an Löchern gekennzeichnet ist, kann die Performance von OLEDs durch eine verbesserte Lochinjektion gesteigert werden. Dies konnte für die OLEDs basierend auf einer PFO- bzw. PPV-Derivat-Schicht demonstriert werden. Dabei konnte nicht nur die Betriebsspannung in Abhängigkeit von der Austrittsarbeit der polymeren Anode verringert werden, sondern gleichzeitig auch die Helligkeit und die Effizienz der Bauteile erheblich gesteigert werden. Wird dagegen die Rekombinationsrate wie im Fall des Zweischichtsystems bestehend aus einer löcherleitenden „Poly-TPD“- und einer elektronenleitenden molekular dotierten PBD/Perylen/PAMS-Schicht von den Elektronen kontrolliert, so muss für die Steigerung der Performance der OLEDs die Austrittsarbeit der PDBT-Anode verringert werden. Durch den Einsatz von PSS-Anionen bei der Polymerisation und Oxidation der PDBTAnoden ist man auf einen Bereich von 4.5 bis maximal 5.2 – 5.3 eV beschränkt. Durch die Verwendung von kleineren Gegenionen könnte aber diese Beschränkung in der oxidativen Richtung aufgehoben werden. Allerdings muss dabei gewährleistet sein, dass eine Migration dieser kleineren Moleküle aus der Injektionsschicht in die halbleitende organische Schicht ausgeschlossen ist, da solche ionischen Verunreinigungen quenching Zentren für die Elektrolumineszenz sein können. Basierend auf einer PFO-Schicht konnte die Herstellung von kombinatorischen OLED-Arrays demonstriert werden, wobei sowohl die Austrittsarbeit als auch die Dicke der PDBT-Schicht variiert wurden. Prinzipiell eignet sich diese Methodik durch die gleichzeitige Variation von zwei Parametern, wie z. B. verschiedenen Polymeren, Gegenionen, Herstellungsverfahren oder Austrittsarbeiten, dazu, OLED-Systeme einfach zu optimieren. Insgesamt kann also festgehalten werden, dass im Rahmen dieser Arbeit die direkte Korrelation zwischen dem Oxidationspotential und der Austrittsarbeit von PDBT erstmals demonstriert werden konnte. Mithilfe des hier vorgestellten Konzepts konnte generell gezeigt werden, dass mit zunehmender Austrittsarbeit der polymeren Anode die Lochinjektion in einfache löcherleitende Systeme und OLEDs verbessert werden kann. Ähnliche Ergebnisse wie mit PDBT werden auch für andere leitfähige π-konjugierte Polymere (z. B. PEDOT) erwartet. Eine großtechnische Umsetzung dieses Konzepts würde sich prinzipiell durch eine nasschemische Oxidation realisieren lassen. Für viele OLEDs muss allerdings nicht die Injektion der Löcher, sondern der Elektronen verbessert werden, um effiziente Systeme zu erhalten. Es wäre also wünschenswert, das hier vorgestellte Konzept auch auf die Elektroneninjektion zu übertragen, was prinzipiell möglich ist. Im Moment stehen aber dazu keine geeigneten Polymere zur Verfügung, die eine ausreichende chemische Stabilität besitzen.