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Fluoreszierende Polymerbürsten für intelligente Oberflächenfunktionen
Ein neuer Ansatz zur Herstellung fluoreszierender Polymerbürsten auf ITO-Substraten könnte die Entwicklung intelligenter Beschichtungssysteme für Sensorik, Lichtmanagement und stimuli-responsive Materialien beschleunigen. Die kontrollierte Funktionalisierung mit Fluorescein sorgt für homogene, photostabile Schichten.
Ein Forschungsteam um Szczepan Zapotoczny von der Jagiellonen-Universität Krakau hat ein flexibles Nachreaktionsverfahren zur Erzeugung lumineszenter Blockcopolymerbürsten entwickelt. Dabei wurden Poly(glycidyl methacrylate)-Bürsten mittels oberflächeninitiierter ATRP auf ITO-beschichteten Substraten erzeugt und anschließend mit dem Fluorophor 6-Aminofluorescein (6AF) funktionalisiert. Durch die Wahl geeigneter Reaktionsbedingungen – insbesondere durch den Wechsel des Lösungsmittels auf Nitromethan und die Verwendung von PMDETA als Katalysator – gelang eine schnelle und gleichmäßige Bindung des Fluoreszenzfarbstoffs.
Ein zentrales Ergebnis: Trotz der bekannten Fluoreszenzlöschung bei hoher Konzentration (aggregation-caused quenching) blieb die Emissionseffizienz der Bürsten erhalten. Grund dafür ist die kovalente Verankerung der 6AF-Gruppen an verlängerten Polymerketten, die eine Aggregation der Chromophore verhindern. So konnten gleichmäßig verteilte, photostabile Schichten erzeugt werden – eine wichtige Voraussetzung für optische Anwendungen.
Veranstaltungstipp: Funktionelle Beschichtungen
Beschichtungen sollen inzwischen nicht mehr nur gut aussehen und vor Korrosion schützen. So gut und wichtig beide Eigenschaften sind, viele Kund:innen wollen mehr. Viele dieser Anforderungen lassen sich mit dem Begriff „Funktionale Beschichtungen“ beschreiben. Beliebte Schlagwörter, die hier oft fallen, sind anti-Eis, anti-Graffiti, Selbstheilung oder die oft genannte Haifischhaut. Manche dieser Eigenschaften sind inzwischen gut erforscht und am Markt etabliert, andere haben noch praktische Hürden zu überwinden. Welche funktionellen Beschichtungen zu welcher dieser Kategorien gehören, vermittelt Ihnen dasFARBE UND LACK Seminar „Funktionelle Beschichtungen“ am 10.09.2025 in Essen.
Blockbildung ermöglicht erweiterte Funktionalisierung
Die Forschenden konnten außerdem zeigen, dass durch die gezielte Einstellung der Katalysatorkonzentration die Reaktivität der Kettenenden erhalten blieb. So war eine nachträgliche Blockbildung möglich: Ein zweiter Poly(GMA)-Block wurde aufgebaut, ohne die optischen Eigenschaften des ersten Blocks zu beeinträchtigen. Die Analyse mittels AFM, FTIR, UV-Vis- und Fluoreszenzspektroskopie bestätigte sowohl die strukturelle Integrität als auch die stabile Lumineszenz der Bürsten.
Die Studie unterstreicht das Potenzial funktionalisierter Polymerbürsten für den Einsatz in lichtaktiven Beschichtungen – etwa in der Sensorik, beim Lichtmanagement oder bei der Entwicklung stimuli-responsiver Systeme. Die Methode bietet eine vielseitige Plattform zur Kombination lichtaktiver Gruppen mit definierter Polymerarchitektur.
Quelle: Polymer Chemistry, Issue 13, 2025, DOI: 10.1039/d4py01849f
