Universität Bielefeld SFB 613 C. Schmidt 1, D. Maag 1, I. Amin 2, M. Schnietz 2, M. Schulte 1, J. Zhao 1, A. Beyer 2, A. Gölzhäuser 2, A. Godt 1 1 Fakultät für Chemie; 2 Fakultät für Physik Wechselwirkung einzelner rod-coil-Blockco- polymerer mit nanostrukturierten Oberflächen A6 Publikationen [1] A. Beyer, A. Godt, I. Amin, C. T. Nottbohm, C. Schmidt, J. Zhao. A. Gölzhäuser, Phys. Chem. Chem. Phys., im Druck. [2]A. Beyer, A. Godt, A. Gölzhäuser, Deutsches Patent, angemeldet. [3]A. Turchanin, M. Schnietz, M. El-Desawy, H. H. Solak, C. David, A. Gölzhäuser, Small, 3, , [4]A. Turchanin, M. El-Desawy, A. Gölzhäuser, Appl. Phys. Lett. 90, , [5]A. Turchanin, A. Tinazli, M. Schnietz, M. El-Desawy, H. Großmann, M. Schnietz, H. H. Solak, T. Tampé, A. Gölzhäuser, Adv. Mater. 20, 471–477, Ziele und grundlegendes Konzept Erfassen des Zusammenspiels von chemischer und geometrischer Mustererkennung Experimentelles Pendant für theoretische Modelle zur molekularen Erkennung Blaupause für von der Oberfläche vorgegebenes Deponieren nanoskaliger Moleküle Resultate Entwicklung der Synthese von rod-Segmenten rod-Segmente sind monodispers und gut zugänglich Derzeit stehen etwa 300 mg jedes Oligomers zur Verfügung. derzeit längstes rod-Segment: n=4; ca. 6 nm Monomeren Styrolderivate mit CO 2 Me, CO 2 t Bu, CH 2 OH im Multigrammaßstab zugänglich coil-Segmenten kontrollierter Verlauf der radikalischen Copolymerisation statistischer Einbau des Comonomers verschiedene Arten der haftvermittelnden Gruppen möglich Länge der coil-Segmente und Dichte der haftvermittelnden Gruppen stufenlos einstellbar Affinität gezielt variierbar stäbchenförmigen mono- und difunktionellen Initiatoren sowie einem fluoreszenzmarkierten Initiator Entwicklung von vollständig vernetzten, chemisch strukturierten SAMs Schichten (Nanoblätter) lassen sich auf beliebige Substrate (z.B. TEM-Netzchen) übertragen Kinetik des Austausches aromatischer SAMs bestimmt Nitrobiphenylthiol wird auf Au(111) dreimal schneller durch Biphenylthiol ausgetauscht als umgekehrt SAM-Nanostrukturierung durch Elektronenstrahllithographie und EUV-Interferenzlithographie mit Elektronenstrahllithographie können einzelne SAM-Strukturen kleiner 10 nm erzeugt werden das parallele EUV-Interferenzlithographieverfahren erlaubt die großflächige (~cm 2 ) Herstellung periodischer SAM-Strukturen bis zu 20 nm Immobilisierung von Proteinen auf strukturierten SAMs, Abbildung mit Rasterkraftmikroskopie Abbildung der coil-Segmente auf Graphit und Glimmer mit AFM Die Art der Oberfläche nimmt Einfluß auf die Struktur der adsorbierten coil-Segmente. Vernetzung innerhalb des SFBs enge Zusammenarbeit mit A4: Theorie zur Mustererkennung thematische Verknüpfung mit A8: Wechselwirkung von Makromolekül und Oberfläche methodische Verknüpfung mit K5, K8, D12, A5, Z2: strukturierte Oberflächen, abbildende AFM, Fluoreszenzdetektion, Elektronenmikroskopie Beantragte Personalstellen: 2 E13/2 für je 4 Jahre unpolares rod-Segment einstellbare Länge, monodispers voluminöse Seitengruppen: Verhinderung der Aggregation, Löslichkeitsverbesserung, leichtere AFM-Detektion Oberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Bereichen polares coil-Segment für reversible Bindung an hydrophile Bereiche Zahl und Dichte der funktionellen Gruppen R gezielt und stufenlos variierbar Affinität einstellbar enge Molekulargewichtsverteilung + Zukünftige Meilensteine - Synthese von rod-coil-Blockcopolymeren mit linearen oder büschel- förmigen coil-Segmenten - Variation der funktionellen Gruppen der vollständig vernetzten SAMs - Detektion der rod-coil-Blockcopolymere auf nanostrukturierten SAMs durch in-situ AFM und Fluoreszenzmikroskopie - Selektive Adsorption von coil-Segmenten Versuche zur chemischen und geometrischen Mustererkennung

Synthese von rod-coil-Blockcopolymeren Synthese der rod-Segmente Synthese der coil-Segmente via ATRP Synthese der Initiatoren mit n=1 ist abgeschlossen. Polymerisationen stehen unmittelbar bevor. Universität Bielefeld SFB 613, A6 Anteil des Methylester- derivats in Monomer- mischung Anteil von in das Polymer eingebautem Derivat Mittlere Zahl der Wiederholungs- einheiten (NMR) n (GPC, RI- Detektion) D (GPC, RI- Detektion) n ( 1 H-NMR) 10 % %26% %55% % Monomersynthese Copolymerisation des Methylesterderivats ATRP mit 30% Comonomer AFM-Abbildung der coil-Segmente AFM-Aufnahme (tapping-mode) des Copolymers auf Glimmer. AFM-Aufnahme (tapping-mode) des Copolymers auf HOP-Graphit. Chemisch strukturierte, vollständig vernetzte Biphenyl-SAMs AFM Topographie der chemisch strukturierten und vollständig vernetzten Biphenyl-SAMs. AFM Topographie nach Acy- lierung der Amino-Gruppen mit Pentanoylchlorid. XPS: Das N1s Signal (normiert zu C1s) wurde zur Bestimmung der Austauschkinetik verwendet. Charakterisierung mit XPS Chemische Adressierbarkeit Strukturierung mittels EUV-Interferenzlithographie Schema und AFM Topo- graphie: 50 nm Linienstruktur. Immobilisierung von Proteinen Schema und AFM Topographie: Anbindung von Proteinen an chemisch strukturierte Oberflächen. Herstellung