Selbstassemblierende Nanostrukturen, die nicht im Gleichgewicht sind, versprechen stimulierte Übergänge bei ansonsten konstanten Bedingungen. Die zuverlässige Bildung dieser Strukturen kann eine Herausforderung sein. Dies gilt insbesondere, wenn man beabsichtigt, das empfindliche Gleichgewicht zwischen der kinetischen Stabilisierung von Mizellen und der Möglichkeit, morphologische Übergänge zur Gleichgewichtsstruktur durch winzige Ablenkungen von der Metastabilität herbeizuführen.

Wir haben ein einstellbares, temperaturabhängiges System auf Polymerbasis entwickelt, das erhebliche Änderungen der Materialeigenschaften ermöglicht, wenn die Mizellen durch verschiedene Stimuli aus dem metastabilen Zustand gebracht werden[1]: Niedrigviskose Dispersionen aus kugelförmigen Mizellen können auf dem Weg zum Gleichgewicht in Gele aus wurmförmigen Mizellen umgewandelt werden. Diese Umwandlung findet unter konstanten Bedingungen statt, wenn ein temporärer Auslöser angewendet wird. Das System merkt sich die Geschichte der Probe, wie eine vergangene Kältewelle. Darüber hinaus kann die Nichtgleichgewichtsnatur von Interpolyelektrolytkomplexemizellen nach der Annäherung an das Gleichgewicht wiederhergestellt werden.[2] Das Zusammenspiel zwischen der Zugabe/Entfernung von Salz als Weichmacher und einem temperaturabhängigen Polymer ermöglicht es, das hydrophile/hydrophobe Gleichgewicht beim Einfrieren/Schmelzen der Mizellen zu modulieren. So kann die unter bestimmten Bedingungen erhaltene Mizellenmorphologie auch unter anderen Bedingungen beibehalten werden, bei denen die Morphologie dieser Mizellen nicht im Gleichgewicht ist. Außerdem stellen wir ein mizellares System vor, das sich an Wärme oberhalb einer bestimmten Schwellentemperatur „erinnert“, da es bei hohen Temperaturen irreversibel trübe wird.[3]

Darüber hinaus interessieren wir uns auch für Übergänge von Polymersystemen an Grenzflächen. Die Reorganisation von Block-Copolymer-Mizellen an Öl-Wasser-Grenzflächen wurde mit Hilfe der Grenzflächen-Scherrheologie verfolgt, und die viskoelastischen Eigenschaften der resultierenden Monoschicht können einfach angepasst werden.[4]

[1] F. A. Plamper et al. Adv. Mater. 2017, 29, 1703495.
[2] F. A. Plamper et al. ACS Macro Lett. 2018, 7, 341.
[3] F. A. Plamper et al. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 57950.
[4] F. A. Plamper et al. Small 2022, 18, e2106956.