SFB 858 B03 - Organisation lipophilisierter Biomoleküle auf Oberlächen: Chemie und Musterbildung (SFB 858)

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

Ziel dieses Teilprojekts ist es, Oberflächen mit geordneten selbstorganisierten funktionalisierten molekularen Schichten zu belegen, um an diesen zweidimensionalen Systemen Musterbildung und selektive chemische Reaktionen zu studieren. Dafür haben wir eine Gruppe lipophilisierter biogener Moleküle ausgewählt, die ein Potential zur Bildung mehrerer intermolekularer Wasserstoffbrücken zu gleichen oder ähnlichen Verbindungen aufweisen. Es handelt sich um eine Auswahl von Nukleobasen (A, T, C und G) und Kohlenhydraten sowie deren Kombination jeweils mit Kohlenwasserstoffketten. Die Musterbildung soll auf festen Unterlagen erfolgen, wobei das kooperative Wechselspiel verschiedener Wechselwirkungen jeweils eine entscheidende Rolle spielt. Der Aufbau komplexer supramolekularer Muster soll auch durch Synthesen gezielter nicht-linearer Bausteine angegangen werden. Der Einfluss der kooperativen Effekte auf die resultierenden Strukturen soll durch Variation der molekularen Bausteine und der äußeren Parameter (z.B. Temperatur) systematisch exploriert werden. Auch der Einfluss eventueller kinetischer Faktoren, verbunden mit Nichtgleichgewichts-Effekten, soll gründlich untersucht werden. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die Suche nach Bedingungen, die spezifische Reaktionen auf und an der funktionalisierten Monoschicht möglich machen (Metallkomplexbildung, Adduktbildung, Generierung oberflächen-gebundener Katalysatoren, Stabilisierung ungewöhnlicher Polymere). Diese systematischen Studien werden von theoretischen Analysen, hauptsächlich über Monte-Carlo Simulationen, begleitet. Hier soll z.B. überprüft werden, unter welchen Bedingungen die Orientierungs-Kooperativität zweier Alkylketten zu einer Gesamtmusterbildung führen kann und in welcher Form Defekte (z.B. Polydispersität der Kettenlängen) die kooperativen Effekte reduzieren. Durch Untersuchung der energetischen und entropischen Beiträge sollen die entsprechenden freien Energien bestimmt werden und Aussagen über die zu erwartenden Temperaturabhängigkeiten getroffen werden. Ebenfalls sollen kinetische Studien zur Untersuchung der Zeitabhängigkeit, insbesondere bei Nichtgleichgewichts-Situationen, durchgeführt werden.