Untersuchung der Polymerdynamik an Oberflächen mittels Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie und Försterenergietransfer
Weger, Lukas - Universität Duisburg-Essen (2018)
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein eigener Mikroskopaufbau vorgestellt, welcher die Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie und die Fluoreszenzlebenszeitsmessung vereint und diese an Oberflächen direkt als Ensemblemessung ermöglicht. Aus der Fluoreszenzlebenszeit können mittels Försterenergietransfers dabei Abstandsverteilungen im Bereich weniger Nanometer ermittelt werden.
In dem Aufbau werden Proben mit niederenergetischen gepulsten Lasern in Totalreflexion beleuchtet, sodass die resultierende evaneszente Welle ca. 100~nm in die Probe eindringt, wodurch FLCS an der Oberfläche ermöglicht wird. Mit dem neuartigen TIR-FLCS Aufbau können somit Informationen über Diffusion als auch Struktur von Molekülen unter Einfluss von Oberflächen parallel erfasst werden. Trotz einer Vielzahl an Untersuchung ist die Art der Beeinflussung von Polymerdynamik durch Oberflächen und deren Dimension noch nicht geklärt. Mittels des TIR-FLCS wird die molmassenabhängige Diffusionsdynamik von Polyethylenglycol in Anwesenheit von silanisierten Glasoberflächen untersucht und diese in Bezug zu den theoretischen Diffusionsmodellen von Rouse und Zimm gesetzt. Hierfür werden die Polymere als Ensemble in Lösung und auf der Oberfläche adsorbiert betrachtet. In der Nähe der silanisierten Oberflächen wird neben der Diffusion des adsorbierten Polymer und des freien gelösten Polymers eine dynamische Interphase zwischen Oberflächendiffusion und der Diffusion frei beweglichen Polymermoleküle in Lösung gefunden. Während letztere Zimm-Dynamik aufweisen, zeigt sich für die oberflächenahe Diffusion ein Rouse-artiges Verhalten.
Zur Aufklärung der Struktur des Polyethylenglycols wurde das Polymer endständig mit zwei verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen markiert und mittels Försterenergietransfers erstmalig im Ensemble nahe der Oberfläche untersucht. Es zeigt sich hierbei eine Erhöhung des End-zu-End Abstandes der Polymere an den Propyl- und Aminopropylsilanoberflächen, wodurch sich die geänderte Dynamik teilweise begründen lässt.