Polymere und molekular geprägte Polymere für den Einsatz auf Oberflächen und deren Anwendung in der Oberfächenplasmonenresonanz

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen mit Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) in der Gasphase und in der flüssigen Phase durchgeführt. Ergänzend wurden die Methoden der Ellipsometrie und der Atomkraftmikroskopie (AFM) zur Charakterisierung von Schichtsystemen herangezogen. Ein Vergleich des Wechselwirkungsverhaltens des unltramikroporösen Polycarbonats Makrolon® mit den homologen Alkoholen Methanol bis 1-Propanol wurde unter Verwendung von SPR, Reflektometrischer Interferenzspektroskopie (RIfS) und Ellipsometrie realisiert. Durch Kombination dieser drei Methoden konnten komplementäre Informationen über die Wechselwirkungen zwischen Polymer und Analytmolekülen gewonnen werden. Zur Quantifizierung von Gemischen in der Gasphase wurden Untersuchungen der Sorptions- und Desorptionskinetiken von Analyten verschiedener Molekülgröße mit ultramikroporösen Polymeren vorgenommen. Temperatursensitive Messungen zur Untersuchung der Wechselwirkungsmechanismen mit Poly-(n-Butylmethacrylat) wurden ebenfalls in der Gasphase durchgeführt. Ein weiterer wichtiger Teil dieser Arbeit bildet die multivariate Datenauswertung. Hierbei wurden modellbehaftete Methoden (Hauptkomponentenregression) und modellfreie Methoden, wie künstliche neuronale Netze, verwendet. Messungen in der flüssigen Phase mittels SPR wurden zur Charakterisierung von molekular geprägten Polymeren und zum Nachweis endokriner Disruptoren verwendet. Ferner wurden Untersuchungen an Co-Acrylsäure-Copolymere durchgeführt.

Investigations by surface plasmon resonance spectroscopy (SPR) in gaseous and liquid phase are presented in this work. Layer systems were characterised by ellispometry and atomic force microscopy (AFM). A comparison of the interaction behaviour of the ultramicroporous polycarbonate Makrolon® with the homologous alcohols methanol to 1-propanol were realised by SPR, reflectometric interference spectroscopy (RIfS) and ellipsometry. The combination of these methods clarifies the interaction of the polymeric layers and the analyte molecules. The quantification of analyte mixtures in the gas phase were carried out by investigation of the sorption and desorption kinetic of analytes of different sizes into the ultramicroporous polymer. Multivariate data analysis plays an important role for the evaluation of the sensor signals. Principal component regression as well as artificial neural networks were used. The temperature dependence of the interaction of Poly-(n-Butylmethacrylat) with analyte molecules were also carried out by SPR measurement in the gas phase. Molecular imprinted polymers were applied for the detection of endocrine disruptors in aqueous media. Investigations on co-acrylic-copolymers were conducted to obtain information on the formation of layer systems on silica.