Hans-Jörg Mögel Livres

Amphiphile Moleküle und amphiphile Nanopartikel können in wässrigen Lösungen eine große Vielfalt von Assoziaten bilden, die durch Selfassembling auf der Basis des hydrophoben Effektes entstehen. Struktur und Eigenschaften dieser Assoziate und ihrer Überstrukturen sind entscheidend für technische Anwendungen derartiger Substanzen und Nanopartikel. Computersimulationen können helfen, mögliche Assoziatstrukturen vorherzusagen und Interpretationshilfen für die Auswertung experimenteller Daten zu Strukturuntersuchungen geben. Coarse-grained-Modelle haben in den letzten zwei Jahrzehnten wesentlich zum besseren Verständnis der Selbstassoziation amphiphiler Moleküle und Nanopartikel beigetragen. Mit Hilfe von Coarse-grained-Modellen mit implizitem Lösungsmittel wird hier am Beispiel von Bolaamphiphilen, Polyphilen und der Solubilisierung von Lipidvesikeln gezeigt, welche Strukturvielfalt an Gleichgewichtsstrukturen und Intermediatstrukturen auftreten kann.

Die Struktur amphiphiler Moleküle ist durch eine Kombination von hydrophilen und hydrophoben Bereichen gekennzeichnet. Der hydrophile Teil des Moleküls ist gut in Wasser löslich, während der hydrophobe Teil nur schlecht in Wasser gelöst wird. Diese gegensätzlichen Lösungstendenzen von Anteilen desselben Moleküls führen zur spontanen Ausbildung von stabilen Molekülassoziaten. In Abhängigkeit von den konkreten molekularen Eigenschaften und den thermodynamischen Bedingungen gibt es vielfältige Möglichkeiten der Strukturierung solcher Assoziate. Das manifestiert sich makroskopisch in einem reichhaltigen Phasenverhalten wässriger Lösungen amphiphiler Moleküle. Die besonderen strukturellen Eigenschaften derartiger Phasen werden für die verschiedensten technischen Zwecke genutzt.