Authors:	Chiad, Khalid
Title:	Adsorption of macromolecules on interfaces studied by isothermal titration calorimetry
Online publication date:	13-Feb-2012
Year of first publication:	2012
Language:	english
Abstract:	The mixing of nanoparticles with polymers to form composite materials has been applied for decades. They combine the advantages of polymers (e.g., elasticity, transparency, or dielectric properties) and inorganic nanoparticles (e.g., specific absorption of light, magneto resistance effects, chemical activity, and catalysis etc.). Nanocomposites exhibit several new characters that single-phase materials do not have. Filling the polymeric matrix with an inorganic material requires its homogeneous distribution in order to achieve the highest possible synergetic effect. To fulfill this requirement, the incompatibility between the filler and the matrix, originating from their opposite polarity, has to be resolved. A very important parameter here is the strength and irreversibility of the adsorption of the surface active compound on the inorganic material. In this work the Isothermal titration calorimetry (ITC) was applied as a method to quantify and investigate the adsorption process and binding efficiencies in organic-inorganic–hybrid-systems by determining the thermodynamic parameters (ΔH, ΔS, ΔG, KB as well as the stoichiometry n). These values provide quantification and detailed understanding of the adsorption process of surface active molecules onto inorganic particles. In this way, a direct correlation between the adsorption strength and structure of the surface active compounds can be achieved. Above all, knowledge of the adsorption mechanism in combination with the structure should facilitate a more rational design into the mainly empirically based production and optimization of nanocomposites. Das Mischen der Nanopartikeln mit Polymeren zu bilden Nanokomposite wurde seit Jahrzehnten angewendet. Sie verbinden die Vorteile von Polymeren (z. B. Elastizität, Transparenz, oder dielektrische Eigenschaften) und anorganische Nanopartikel (z. B. spezifische Absorption von Licht, Magneto-Resistance-Effekte, chemische Aktivität, und der Katalyse). Nanokomposite zeigen mehrere neue Charaktere, die ursprüngliche Materialien nicht haben. Füllen der polymeren Matrix mit einem anorganischen Material erfordert eine homogene Verteilung, um die höchstmögliche synergetischen Effekt zu erzielen. Deshalb um diese Anforderung zu erfüllen, ist die Inkompatibilität zwischen dem Füllstoff und dem Matrixmetall, der von ihrer entgegengesetzten Polarität, geregelt werden muss. Ein sehr wichtiger Parameter ist hier die Bindungsaffinität und die Stärke der Adsorption der oberflächenaktiven Verbindung auf einem anorganischen Material. In dieser Arbeit wurde die Isotherme Titrationskalorimetrie (ITC) als neue Methode zur Quantifizierung und Untersuchung der Adsorption und Bindung Effizienten in organisch-anorganischen Hybrid-Systeme durch die Bestimmung der thermodynamischen Parameter (ΔH, ΔS, ΔG, KB sowie die Stöchiometrie n). Diese Werte geben Quantifizierung und detailliertes Verständnis der Adsorption von oberflächenaktiven Molekülen an anorganischen Partikeln. Auf diese Weise kann eine direkte Korrelation zwischen der Adsorption Stärke und Struktur der oberflächenaktiven Verbindungen erreicht werden. Vor allem sollten Kenntnisse über die Adsorption Mechanismus in Kombination mit der Struktur eine rationellere Design in den hauptsächlich empirisch fundierte Herstellung und Optimierung von Nanokompositen zu erleichtern.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1313
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-30500
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	198 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen