Physikalische und chemische Strukturänderungen in Purpurmembranvarianten

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Vorgang der Selbstorganisation von PM bei Trocknung im Film beobachtet. Es wurde festgestellt, dass ab einer Periodizität von ca. 59 Å eine stabile lamellare Struktur mit senkrechten zur Oberfläche orientierten PM entsteht, das entspricht vier Schichten Wassermol...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Chizhik, Ivan
Beteiligte: Hampp, M. (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2013
Chemie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Vorgang der Selbstorganisation von PM bei Trocknung im Film beobachtet. Es wurde festgestellt, dass ab einer Periodizität von ca. 59 Å eine stabile lamellare Struktur mit senkrechten zur Oberfläche orientierten PM entsteht, das entspricht vier Schichten Wassermolekülen zwischen den Membranen. Zudem tritt eine Streuisotropie bei Drehung der Probe im SAXS-Experiment um eine Achse auf, die senkrecht zur Filmoberfläche steht. Daraus lässt sich schließen, dass die PM im Film eine Nahordnung und keine Fernordnung besitzen. Man kann vermuten, dass vier Wasserschichten 2+2 Schichten sind. Dabei handelt es sich um die erste und die zweite Hydrathülle von PM. In den vorgestellten in-situ-Experimenten zeigt sich eine schwache Wechselwirkung von PM mit der zweiten Hydrathülle. Das ist in den Trocknungs- und Gefriertrocknungsexperimenten zu erkennen. Es wurde gezeigt, dass in einer wässrigen Suspension PM eine chaotische Verteilung außerhalb der unmittelbaren Wasser-Luft-Grenzfläche aufweisen. In dieser Grenzschicht sind die Membranen wegen ihrer hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften senkrecht zur Wasseroberfläche orientiert. Die PM stehen mit ihren hydrophoben Kanten senkrecht zur Wasser- Luft-Grenzfläche. Bei Trocknung konzentriert sich die Suspension, die oberste Schicht nähert sich den unteren Schichten an und induziert die Orientierung der nächsten orientierten Schicht. Ein Sedimentationsprozess oder ein Substrat haben keine Wirkung auf die Orientierung der PM bei der Filmherstellung aus einer wässrigen Suspension, PM steht in den Filmen senkrecht zur Filmoberfläche. Eine gleichmäßige Verteilung von PM in PM-Glycerin-Filmen wird möglicherweise durch die gegenseitige Abstoßung der negativ geladenen Membranen erreicht. Somit sind zwei Effekte zu beobachten: die Bildung der bevorzugten Orientierung der Membranen bezüglich der Filmoberfläche sowie die Bildung einer stabilen Lamellenstruktur, also die gleichmäßige Verteilung von PM in Filmen mit Glycerin. Die Stabilität der lamellaren Struktur mit einer Periodizität bis zu ca. 200 nm ist wahrscheinlich eine Folge der hohen Viskosität von Glycerin und daher der geringeren Beweglichkeit von PM im Film. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist erstaunlich, dass sich PM in Filmen mit Glycerin nicht nur zu fast monomodaler Periodizität verteilen, sondern dass sie auch eine bevorzugte Orientierung haben. Wie im Fall reiner PM-Filme gezeigt wurde haben ein Substrat oder eine Sedimentation keine Wirkung auf die Selbstorganisation von PM in Filmen mit Glycerin. Es wurde gezeigt, dass bei Trocknung wässriger Suspensionen von PM in Gegenwart von Gelatine bei einer Temperatur der Ausgangssuspension von 35°C und bei einem Verhältnis PM/Gelatine von 1/1 die Membranen im getrockneten Film eine periodische, lamellare Struktur bilden und eine bevorzugte Orientierung aufweisen. Eine Erhöhung der Temperatur der Ausgangssuspension führt dazu, dass die getrockneten Filme keine periodische, lamellare Struktur mehr ausbilden, allerdings weist die PM in diesen Filmen eine Vorzugsorientierung in eine Raumrichtung auf.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2013.0756