Dokument: Structure and interaction of polymer functionalized gold nanoparticles in non-aqueous media
| Titel: | Structure and interaction of polymer functionalized gold nanoparticles in non-aqueous media | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70671 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250911-112145-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Sindram, Julian [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Karg, Matthias [Gutachter] Prof. Dr. Peter Gilch [Gutachter] Prof. Dr. Hellweg, Thomas [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Gold Nanoparticles, Polymer Ligands, Light Scattering, X-Ray Scattering, Reaction Kinetics, UV-vis-Spectroscopy, Analytical Ultracentrifugation | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Nanoparticles possess unique properties compared to corresponding bulk materials of identical composition. Potential applications in composite materials, catalysis, sensing, and many other areas have driven research of nanoparticles and nanomaterials for decades. One of the key challenges in harnessing the unique properties of nanoparticles is the limited stability of finely dispersed matter. Stabilizing agents therefore represent an intrinsic part of the preparation and handling of nanoparticles.
This work deals with the preparation and characterization of polymer functionalized gold nanoparticles. Using a novel approach, gold nanoparticles are transferred to an organic phase and stabilized by end-grafted polystyrene ligands. These composite particles are then characterized by a wide range of methods. Dynamic light scattering and analytical ultracentrifugation are used to examine the scaling of the brush height regarding ligand chain length and grafting density. Although high polymer grafting densities are achieved in general, there is a strong negative correlation between the chain length and the grafting density. The particles can be stabilized in a variety of organic solvents. The optical properties of the plasmonic gold particles are characterized by UV/Vis spectroscopy. A complex dependence on the refractive index of the solvent and brush swelling in that solvent is found. Small-angle x-ray scattering confirms the presence of attractive inter-particle interactions in non-polar solvents. The mechanism of ligand binding to the nanoparticle surface is investigated in fluorescence-based kinetic experiments. A distinct ligand chain length dependence of the effective rate constant suggests a diffusion-limited mechanism, which can also explain the lower grafting densities of polymer brushes formed by longer polymer chains. These findings can potentially be applied to other particle materials and polymers and aid in the development of stable composite materials that are compatible with a broad range of media and matrices.Nanopartikel besitzen einzigartige Eigenschaften verglichen mit makroskopischen Körpern gleicher Zusammensetzung. Anwendungsmöglichkeiten in Kompositwerkstoffen, Katalyse, Sensorik und vielen anderen Bereichen haben die Forschung an Nanopartikeln und Nanomaterialien für Jahrzehnte angetrieben. Eine Herausforderung bei der Nutzbarmachung der besonderen Eigenschaften von Nanopartikeln ist die begrenzte Stabilität feindisperser Materie. Stabilisatoren stellen daher einen zentralen Aspekt der Herstellung und Verarbeitung von Nanopartikeln dar. Diese Arbeit befasst sich mit der Darstellung und Charakterisierung polymerfunktionalisierter Gold-Nanopartikel. Mittels einer neu entwickelten Methode werden Gold-Nanopartikel in eine organische Phase überführt und durch terminal angebundene Polystyrol-Liganden stabilisiert. Diese Komposite werden mit einer Reihe von Methoden charakterisiert. Die Abhängigkeit der Dicke und Dichte der Ligandenschicht vom Molekulargewicht der Liganden wird mittels dynamischer Lichtstreuung und analytischer Ultrazentrifugation untersucht. Trotz insgesamt hoher Pfropfdichten, gibt es eine negative Korrelation zwischen Molekulargewicht und Pfropfdichte. Die Partikel können in diversen organischen Lösungsmitteln stabilisiert werden. Die optischen Eigenschaften der plasmonischen Gold-Partikel werden mittels UV/Vis-Spektroskopie untersucht. Eine komplexe Abhängigkeit vom Brechungsindex des Lösungsmittels und Quellung der Polymerschicht wird beobachtet. Kleinwinkel-Röntgenstreuung zeigt das Auftreten attraktiver Wechselwirkungen zwischen Partikeln in unpolaren Medien. Der Mechanismus der Ligandenanbindung wird mittels fluoreszenzbasierter kinetischer Experimente untersucht. Eine Abhängigkeit der effektiven Geschwindigkeitskonstante von der Kettenlänge der Liganden legt einen diffusionslimitierten Mechanismus nahe, welcher auch die niedrigeren Pfropfdichten von Schichten aus längeren Polymerketten erklärt. Diese Ergebnisse können potenziell auf anderen Partikelmaterialien und Polymere übertragen werden und zur Entwicklung stabiler Komposite beitragen. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Physikalische Chemie und Elektrochemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.09.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.09.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 22.08.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 07.03.2025 |
