Optisch gesteuerte dynamische Mikrogelsysteme (SFB 985)

 

A7 Projekt

Mikrogele sind quervernetzte Polymere mit Dimensionen im Mikrometer- und Submikrometerbereich. Mikrogele sind hochgradig empfindlich bezüglich Umgebungsänderunge und verändern ihren Schwellungszustand (Form und Volumen) als Antwort auf externe Stimuli, wie Temperatur, Druck und pH. Diese Eigenschaft hat in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erregt, da Anwendungen als Mikrosensoren, Mikroaktuatoren, Mikroventile oder als Vehikel zur gezielten Arzneimittelabgabe möglich sind. Insbesondere temperatursensitive Mikrogele können sehr große Volumenänderungen als Reaktion auf kleine Temperaturänderungen zeigen. Die Kombination von photothermischen Materialien mit Mikrogelen ermöglicht die Operation außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts und eröffnet die einzigartige Möglichkeit, mikrodynamische Systeme zu entwerfen, die rein optisch gesteuert werden. In diesem Forschungsschwerpunkt entwickeln wir physikalische Modelle und geeignete numerische Methoden um optisch gesteuerte dynamische Mikrogelsysteme zu beschreiben. Dies beinhaltet selbstkonsistente Kopplung stark nichtlinearer Diffusion, Elastizität, Wärmeleitung und elektrodynamischen Modellen. Angemessene theoretische und numerische meshfreie Methodik werden entwickelt und auf Mikrogel-basierte optische gesteuerte Mikroaktuatoren, Mikroschwimmer und Mikromaschinen angewandt.