Voss, Agnieszka Maria (2015)
Hochaufgelöste mechanische Charakterisierung von Polymerschichten und Biomolekülen.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication
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Text
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Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Type of entry: | Primary publication | ||||
Title: | Hochaufgelöste mechanische Charakterisierung von Polymerschichten und Biomolekülen | ||||
Language: | German | ||||
Referees: | Stark, Prof. Dr. Robert ; Biesalski, Prof. Dr. Markus | ||||
Date: | 2015 | ||||
Place of Publication: | Darmstadt | ||||
Date of oral examination: | 24 February 2015 | ||||
Abstract: | Diese Arbeit befasst sich mit verschiedenen Messmethoden aus dem Bereich der Rasterkraftmikroskopie. Im Fokus liegt dabei die Untersuchung der Anwendbarkeit von Techniken zur nanomechanischen Charakterisierung auf komplexe, strukturierte Oberflächen. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene synthetische und biologische Oberflächen, die nanoskalige Strukturen aufwiesen, präpariert und mit Messtechniken vermessen, die speziell für die Charakterisierung von viskoelastischen Oberflächeneigenschaften entwickelt wurden. Neben etablierten Messtechniken wie der Nanoindentation, dem Tapping-Modus und der Lateral Force Mikroskopie (LFM) konzentriert sich diese Arbeit in besonderem Maße auf den PeakForce-Tapping-Messmodus. In diesem Messmodus wird der Federbalken des Rasterkraftmikroskops mit einer Frequenz von etwa 2 kHz oszilliert, während er die Probe abrastert. Dabei wird die Messspitze am Ende des Federbalkens in jeder Periode der Oszillation kurz in die Probenoberfläche gedrückt und eine Kraft-Kurve des Eindringvorgangs aufgenommen. Auf diese Weise kann die laterale Verteilung von nanomechanischen Oberflächeneigenschaften hochaufgelöst aufgenommen werden. Durch die systematische Variation der Oberflächenbeschichtungen und der Messparameter wurden die Anwendbarkeit sowie die Limitierungen dieser Technik für Proben mit sehr unterschiedlichen viskoelastischen Eigenschaften im trockenen und flüssigen Messmedium validiert. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden Oberflächen von humanen Antikörpern (Immunoglobulin M und Immunoglobulin G) topographisch und mechanisch mit wenigen Nanometern Ortsauflösung vermessen. Dies ermöglichte die Charakterisierung von funktionalen Untereinheiten dieser hochkomplexen Makromoleküle. In weiteren Messungen wurde der strukturelle Aufbau von halbkristallinem Polypropylen tiefenaufgelöst untersucht. Ein Vergleich der nanomechanischen Eigenschaften der Oberfläche mit denen im Probeninneren ließ auf die Existenz einer dünnen amorphen Schicht (ca. 10 nm Dicke) direkt an der Probenoberfläche schließen. Zudem wurden strukturelle Inhomogenitäten im Material identifiziert, die den Eigenschaften von Defektregionen zugewiesen wurden. Zur Validierung der oben genannten Messtechniken dienten außerdem weiche bioaktive Peptidpolymer-Oberflächen. Diese synthetischen Oberflächen besaßen nanoskalige zellabweisende und für Zellen attraktive Bereiche, die beim Aufquellen ihre mechanischen Eigenschaften veränderten. Außerdem wurde der Einfluss des PH-Wertes in nanoskopische Reibungskraftmessungen von Silizium-Oberflächen untersucht. |
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Alternative Abstract: |
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URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-46021 | ||||
Classification DDC: | 500 Science and mathematics > 500 Science 500 Science and mathematics > 530 Physics 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering |
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Divisions: | 11 Department of Materials and Earth Sciences 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Physics of Surfaces |
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Date Deposited: | 26 Jun 2015 13:03 | ||||
Last Modified: | 26 Jun 2015 13:08 | ||||
URI: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4602 | ||||
PPN: | 362400229 | ||||
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