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Friedsam, Claudia (2003): Elektromanipulation einzelner Polyelektrolytmoleküle. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Grundlegend für die Entwicklung molekularer Werkzeuge ist es, Kontrolle über das Verhalten einzelner Moleküle zu erlangen. Ein Beispiel dafür ist das gezieltes An- und Abkoppeln ein-zelner Moleküle an Oberflächen, das eine Basis für eine Vielzahl von Anwendungen bietet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde unter Verwendung der AFM- Einzelmolekülkraftspektroskopie untersucht, wie und unter welchen Umständen einzelne Polyelektrolytmoleküle an funkti-onalisierte oder unfunktionalisierte Oberflächen binden und es wurden Ansätze entwickelt, wie dieses Bindungsverhalten beeinflusst werden kann: ∑ Abhängig von den experimentellen Rahmenbedingungen und der Dissoziationskonstante der untersuchten Bindungen, kann die angelegte Kraftrate einen Einfluß auf die gemessene Abrisskraft haben. Ist dies der Fall, muss eine differenzierte Analyse der gemessenen Daten erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Ansätze entwickelt, die eine effiziente und aussagekräftige Datenanalyse über das gesamte Spektrum an messbaren Wechselwirkungen ermöglichen. ∑ Aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeit ist die Polyelektrolytadsorption an feste Substrate im Blickpunkt des Interesses, sowohl im akademischen als auch im industriellen Bereich. Bei der Adsorption von Polyelektrolytmolekülen an Oberflächen sind viele verschiedene Arten von nichtkovalenten Wechselwirkungen beteiligt. Auf der Basis von kraftspektroskopischen Untersuchungen auf unterschiedlichen Substraten wurden erstmals Ansätze entwickelt, die es erlauben, verschiedenste Arten von Wechselwirkungen zu identifizieren und zu charakterisieren. ∑ Extern angelegte elektrische Felder bieten eine Möglichkeit, direkt auf einzelne geladene Moleküle Einfluss zu nehmen. Um dieses Konzept zu realisieren, wurde ein ent-sprechender Aufbau entwickelt, der eine Kombination von Elektrochemie und Kraft-spektroskopie ermöglicht. Es konnte gezeigt werden, dass die Bindungsstärke von Polyelektrolyten an leitfähige Substrate über anziehende Potenziale verstärkt und über abstoßende Potenziale erniedrigt werden kann. Beim Anschalten anziehender Potenziale konnten individuelle Polyelektrolytmoleküle auch über größere Entfernungen ein-gefangen werden. Mittels an- und abstoßender Spannungspulse konnte erstmals gezeigt werden, dass einzelne Polyelektrolytmoleküle wiederholt an- und abgekoppelt werden können.