Flimm, Oliver (1999) Monte-Carlo Simulationen von Mizellen im Larson-Modell. Masters thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In dieser Arbeit wurden verschiedene Arten von Amphiphilen und ihr Aggregationsverhalten mit Monte-Carlo Simulationen in einem modifzierten Larson-Modell betrachtet. Im einzelnen handelte es sich um seifenartige (soap, single tail), lipidartige (lipid), dimerische (gemini) und telechelische Amphiphile (telechelic), bei denen konventionelle Untersuchungen, wie z. B. nach den gebildeten Aggregatstrukturen (Mizellen, Vesikel), der kritischen Mizellenkonzentration (critical micelle concentration, CMC) und den gemittelten Aggregationszahlen, durchgeführt wurden. Das Hauptaugenmerk wurde jedoch auf die Mischung von zwei verschiedenen Amphiphilarten in wäßriger Lösung gelegt. Es wurden vornehmlich Simulationen von Mischungen aus seifenartigen und dimerischen Amphiphilen durchgeführt, aufgrund ihrer strukturellen Verwandtschaft im Rahmen des Modells zusätzlich aber auch Simulationen von Mischungen aus seifenartigen und lipidartigen sowie seifenartigen und telechelischen Amphiphilen. Bei Mischungen von seifenartigen und dimerischen Amphiphilen mit flexiblen hydrophilen Spacern konnten in den Simulationen nicht nur die bereits bekannten gemischten Mizellen beobachtet, sondern auch querverbundene Mizellen qualitativ und quantitativ nachgewiesen werden. Dabei wurden nicht nur einzelne querverbundene Mizellen gefunden, sondern auch ganze ausgedehnte "Netzwerke" aus eben diesen. Als Parameter, welche die Ausbildung von Querverbindungen begünstigen, wurden eine höhere Gesamtkonzentration an dimerischen und seifenartigen Amphiphilen, ein höherer Anteil dimerischer Amphiphile in der Mischung und eine größere Spacerlänge der dimerischen Amphiphile gefunden. Die Ausbildung von Querverbindungen selbst war dabei ein dynamischer Prozeß und kein permanenter Zustand - während sich an einer Stelle im System Querverbindungen ausbildeten, konnten sie sich im zeitlichen Verlauf an anderer Stelle wieder auflösen. Die Existenz solcher querverbundener Mizellen durch dimerische Amphiphile wurde bereits 1995 durch Menger und Eliseev nach experimentellen Untersuchungen mit NMR-Methoden (nuclear magnetic resonance, Kernspin-Resonanz) wie auch Licht-Streuung postuliert [MeE95]. Vergleichbare Experimente [Zan98] mit anderen Arten dimerischer Amphiphile wiesen hingegen nicht auf querverbundene Mizellen hin. Mit den hier durchgeführten Monte-Carlo Simulationen eines modifzierten Larson-Modells konnten sie erstmals theoretisch nachgewiesen werden. Damit können die Ergebnisse dieser Arbeit zur Aufklärung dieser Kontroverse beitragen, da sie eindeutig das Postulat von Menger und Eliseev bestätigen. Neben verschiedenen anderen Ergebnissen dieser Arbeit wurde im Bereich der Simulationsanalyse ein Algorithmus zur direkten automatisierten Erkennung von Querverbindungen durch zweischweifige Amphiphile (lipidartig, dimerisch, telechelisch) in Mischungen mit einschweifigen (seifenartig) entwickelt und für quantitative Untersuchungen verwendet. Dazu mußten Modifkationen an dem für die generelle Clusteranalyse verwendeten Hoshen-Kopelman Algorithmus vorgenommen werden. Auf der Grundlage dieses Algorithmus' zur Erkennung von Querverbindungen lassen sich zukünftig eine Vielzahl weiterer, in dieser Arbeit nicht berücksichtigter, Systeme aus Amphiphilen analysieren, wie z. B. Mischungen zweier Amphiphilarten mit Öl und Wasser.

Item Type: Thesis (Masters thesis)
Creators:
CreatorsEmailORCID
Flimm, Oliverflimm@ub.uni-koeln.deUNSPECIFIED
URN: urn:nbn:de:hbz:38-24541
Subjects: Physics
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
Larson-Modell , Mizellen , Clusterbildung , Hoshen-Kopelman-AlgorithmusGerman
Larson model , micelle , cluster , Hoshen-Kopelman algorithmEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute for Theoretical Physics
Language: German
Date: 1999
Full Text Status: Public
Date Deposited: 20 Aug 2008 07:10
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2454

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