Nanostrukturierte Polymermaterialien Prof. Dr. Felix H. Schacher Forschungsschwerpunkte • Kontrollierte / lebende Polymerisationsmethoden • Nanostrukturierte Materialien und Hybridmaterialien • Polyelektrolyte, Polyampholyte und Polyzwitterionen • Responsive Materialien (Licht, pH-Wert, externe Felder) • Polymermaterialien für Anwendungen in der Biomedizin 90 — FORSCHUNG Licht ist ein äußerst interessanter externer Anreiz zur Schaltung von responsiven Polymermaterialien. Hier können sowohl Wellenlänge als auch Intensität zeitlich und lokal gut kontrolliert werden und bei Wahl der richtigen Chromophore können auch mehrere (orthogonale) Schalter in einem Material realisiert werden. Nach ersten Erfahrungen mit der Herstellung und Untersuchung von Licht-schaltbaren Copolymeren [1] haben wir in Zusammenarbeit mit der Experimentalphysik (AGs Staude, Pertsch) begonnen, derartige Copolymere als Beschichtung für anorganische Metamaterialien zu benutzen. Hierbei ist die reversible Änderung des Brechungsindex der Filme von Interesse, die sich dann in variablen Licht-schaltbare Polymere für hybride Metamaterialien optischen Eigenschaften der Hybridmaterialien widerspiegelt. In einer ersten Arbeit konnten Poly(oligoethylenglykolacrylat-co-azobenzolacrylat) Copolymere für eine licht- und temperaturabhängige Quellung derartiger Filme nutzen, was in Verschiebungen der Absorptionsmaxima der Metamaterialien um 8-10 Wellenzahlen resultierte [2]. Weiterführende Arbeiten kombinierten dann Copolymere mit Azobenzo- (Azo) und SpiropyranEinheiten (SP) in der Seitenkette. Hier können dann je nach Wellenlänge entweder Azo, SP, oder beide Chromophore adressiert werden, was zu in einer multiplen Schaltbarkeit der entsprechenden Metamaterialien führte [3]. Die starke Antwort der Filme war unerwartet, daher konzentrieren sich derzeitige Untersuchungen auf eine mögliche Synergie zwischen den beiden „Schaltern“ bzw. auf möglichen neuen Kombinationen von Photoschaltbaren Molekülen. [1] O. Grimm, S.C. Maßmann, F. H. Schacher, "Synthesis and Solution Behaviour of Dual Light- and Temperature-Responsive Poly(thiethylene glycol-co-spiropyran) Copolymers and Block Copolymers", Polym. Chem. 2019, 10, 2674-2685. [2] C. Zou, P. Poudel, S. L. Walden, K. Tanaka, A. Minovich, T. Pertsch, F. H. Schacher, I. Staude, “Multiresponsive dielectric metasurfaces based on dual light- and temperature-responsive copolymers”, Adv. Opt. Mater. 2023, 11, 2202187 (DOI: 10.1002/adom.202202187). [3] S. L. Walden, P. Poudel, C. Zou, K. Tanaka, P. Paul, A. Szeghalmi, T. Siefke, T. Pertsch, F. H. Schacher, I. Staude, “Two-Color Spatially Resolved Tuning of Polymer-Coated Metasurfaces”, ACS Nano 2024, 18, 5079-5088 (DOI: 10.1021/acsnano.3c11760). Abb. 1: Hybride Metamaterialien basierend auf doppelt Licht-schaltbaren Copolymer-Filmen mit Azobenzol (links) und Spiropyran (rechts) als adressierbare Chromophore. Bild aus Ref. [3]
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