Das Projekt "Elektrische Doppelschichtkraefte an Polymeroberflaechen (Charakterisierung und Modifizierung von Festkoerperoberflaechen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) durchgeführt. Die Wechselwirkungskraefte zwischen Atomen und Molekuelen sind fuer die Erscheinungsformen aller Strukturen, Stoffe und Mehrkomponentensysteme in der mikroskopischen wie in der makroskopischen Welt verantwortlich. Attraktiv oder repulsiv bestimmen sie zB den Aufbau der DNA aus einzelnen Nukleinsaeuren; die Wechselwirkung zwischen einzelnen Zellen lebender Organismen; den Aggregatzustand eines Stoffes: fest, fluessig oder gasfoermig; die Mischbarkeit zweier Fluessigkeiten; die Haftung zwischen festen Koerpern. Da technische und biologische Prozesse allgemein in Gegenwart weiterer Komponenten stattfinden, die in festem, fluessigem oder adsorbiertem Zustand vorliegen koennen, kommt in Mehrkomponentensystemen der Bestimmung von Wechselwirkungskraeften mit molekularer Aufloesung und ihrem Zuordnen zur chemischen Konstitution der Oberflaechen eine besondere Bedeutung zu. Fuer die Messung der lokalen Wechselwirkung zwischen einer Sonde (Siliciumnitrid-Spitze) und einer polymeren Festkoerperoberflaeche und das Abbilden der elektrischen Doppelschicht wurde ein kommerzielles Rasterkraftmikroskop (AFM) verwendet. Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass die Entstehung eines Oberflaechenpotentials und der Aufbau der elektrischen Doppelschicht an polymeren Festkoerpern durch die unterschiedlich starke Adsorption der Elektrolytionen verursacht werden. Die negative Aufladung einer Poly(etheretherketon)-Oberflaeche (PEEK) in NaCl-Loesung fuehrt zu einer Abstossung der ebenfalls negativ geladenen AFM-Spitze. Ein Bild der Oberflaechentopographie entsteht, wenn die Spitze mit konstanter Auflagekraft im Kontakt ueber die Probe gerastert wird. Beim Rastern mit konstanter elektrostatischer Abstossungskraft, in kleinem, aber endlichem Abstand zwischen Spitze und Probe, entsteht ein Bild der elektrischen Doppelschicht. Im Vergleich mit dem Topographiebild zeigt sich an der untersuchten PEEK-Probe, dass die Oberflaechenrauheit in der Doppelschicht (Debye-Laenge 31 nm) deutlich kleiner ist und die kleineren Strukturen voellig verschwinden. Die elektrostatische Wechselwirkung in endlichem Abstand 'sieht' also eine geglaettete Oberflaeche. Die Aufladung der Oberflaeche laesst sich ueber das Zetapotential quantitativ bestimmmen. Unterschiedliche freie Adsorptionsenthalpien der Ionen an der Oberflaeche bedingen unterschiedliche Oberflaechenpotentiale. Wie bei PEEK festgestellt wurde, unterscheiden sich die Hydroxid- und die Chloridionen betraechtlich in ihrem Adsorptionsverhalten. Wenn die spezifische Adsorptionsenthalpie der Ionen so hoch ist, dass eine vollstaendige Bedeckung der Grenzflaeche erfolgt, wird keine attraktive Wechselwirkung oder Adhaesion zwischen den Festkoerpern mehr ...