Universität zu Köln

Fehr, Ivana (2010). Vesicles in Simple Binary Water - non-ionic Surfactant Systems. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

This work aims at improving our understanding of the equilibrium structure of the vesicular La+ phase in the model system water - non-ionic surfactant C12E4. The results may help the theoretical description of vesicles formed in more complicated, biologically relevant systems. We investigated the mean size and bilayer thickness of the vesicles formed. In order to shed light on the thermodynamic stability of the vesicular phase negative and positive temperature jump experiments from the adjacent single phases were performed. The idea is, should the structures obtained following opposite temperature jumps be in agreement, the vesicular phase should be a thermodynamically stable phase. Dynamic Light Scattering (DLS), Small Angle Neutron Scattering (SANS) and Deuterium Nuclear Magnetic Resonance (2H - NMR) experiments were used as experimental tools. Mutually supporting each other these techniques facilitate the characterization of the equilibrium structure of the La+ phase for a wide range of surfactant concentrations and sample preparation procedures. In some cases in addition Freeze Fracture Electron Microscopy (FFEM) was performed. The results show that regions in the phase diagram denoted by La+ represent a wealth of structural aggregates among which vesicular objects are present. However, in most cases lamellar phase fragments and overlapping network supra-structures are found. Even when vesicles were the dominant feature, they were far from being well-defined in size and number of lamellae. Often uni- and multilamellar vesicles were coexisting having a diameters of order 30nm, 100nm and 1mm, respectively. Thus, a thermodynamic stability of the La+ phase is not supported by this work.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Das Ziel dieser Arbeit ist es die Gleichgewichtsstruktur der Vesikelphase La+ im binären System Wasser - nichtionisches Tensid C12E4 zu untersuchen und zu vervollständigen, um unter anderem die theoretischen Beschreibungen von Vesikeln in komplizierteren, biologisch relevanten Systemen zu verbessern. Die Vesikel wurden auf mittlere Größe und Dicke der Doppelschicht hin untersucht. Um Aufschluss über die thermodynamische Stabilität der Vesikelphase zu geben, wurden aus den Phasen, die sich im Phasendiagramm über bzw. unter der Vesikelphase befinden, negative sowie positive Temperatursprungexperimente durchgeführt. Die Idee ist, wenn eine Übereinstimmung der Strukturen für beide Arten von Temperatursprüngen gefunden würde, wäre dies ein Indiz für eine stabile Vesikelphase, da eine thermodynamisch stabile Phase sich spontan und wegunabhängig ausbildet. Als Untersuchungsmethoden wurden Dynamische Lichtstreuung (DLS), Kleinwinkelneutronenstreuung (SANS) und Deuterium-Kernspinresonanz (NMR) gewählt. Die gegenseitige Ergänzung der einzelnen Methoden ermöglicht die Charakterisierung der Gleichgewichtsstruktur der La+ Phase für einen breiten Konzentrationsbereich und verschiedene Präparationsmethoden. Ausgewählte Proben wurden zusätzlich mit Gefrierbruchelektronenmikroskopie (FFEM) untersucht. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass in der als La+ bezeichneten Region eine Fülle an Aggregaten vorliegt. Neben Vesikeln findet man Fragmente der lamellaren Phase, sowie Netzwerkstrukturen. Die Vesikel zeigen jedoch keine wohldefinierte Form, Größe und Anzahl der Lamellen (in multischaligen Vesikeln). Uni- und multilamellare Vesikel kommen gleichermaßen vor und weisen Größenordnungen von 30nm, 100nm und 1mm vor. Somit kann diese Arbeit die thermodynamische Stabilität der La+ Phase nicht bestätigen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Fehr, Ivana ivana.fehr@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-32672
Date:	2010
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute of Physics I
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Vesikel, binäre Systeme, C12E4 German vesicles, binary systems, C12E4 English
Date of oral exam:	3 February 2010
Referee:	Name Academic Title Strey, Reinhard Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/3267