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Weiche Materie Poster: Do., 13:00–15:30 D-P359
NS-SANS zur Erforschung grenzflächennaher Strukturen
Maximilian Wolff 1,2 , Marco Walz 3 , Andreas Magerl 3 , Hartmut Zabel 1
1 Ruhr-Universität Bochum – 2 Institut Laue-Langevin, Grenble, Frankreich –
3 Universität Erlangen-Nürnberg
Im Zusammenhang mit dem zunehmenden Interesse bei der Herstellung nanostrukturierer
Materialien wird ein Verständnis der Selbstorganisation von Molekülen auf atomaren
Längenskalen immer wichtiger. Neutronenstreuung kann hier einen wichtigen
Beitrag leisten da die Wellenlänge und die Energie der Probe im Bereich der atomaren
oder molekularen Abstände bzw. Relaxationszeiten liegen. Zusätzlich erlaubt die hohe
Durchdringungskraft von Neutronen für viele Werkstoffe die Untersuchung von Proben
in komplexen Probenumgebungen wie Scherzellen oder verborgene Grenzflächen. Scherung
oder eine Grenzfläche kann Selbstorganisation in komplexen Polymersystemen
induzieren. Scherinduzierte Ordnung ist das Resultat einer äußeren Kraft die auf die
Probe ausgeübt wird. Um Information über den Gleichgewichtszustand (Ruhezustand)
zu erhalten erscheint es daher günstiger eine zur Scherung äquivalente Symmetriebrechung
im System dadurch zu erreichen, dass die Probe in Kontakt mit einer festen
Grenzfläche gebracht wird und dort die Grenzflächenstruktur bestimmt wird. Bisherige
Studien beschränken sich meist auf das scherinduzierte Ordnen im Volumen.
In unserer Präsentation werden wir die grenzflächennahe Kristallisation von Polymermizellen
untersucht mit Kleinwinkelneutronenstreuung unter steifendem Einfall (NS-
SANS oder GISANS) detailliert diskutieren. Unsere Proben sind drei Blockpolymere
(Pluronics), die in wässriger Lösung zum Agglomerieren neigen. Als feste Grenzflächen
wurden Siliziumwafer mit unterschiedlicher Affinität für die Mizellenschale eingesetzt.
Die wichtigsten Resultate lassen sich wie folgt zusammenfassen:
(1) Die Kristallisation ist nahe einer attraktiven Grenzfläche verstärkt, wohingegen
sie in der Nähe einer repulsiven unterdrückt wird.
(2) Das epitaktische Wachstum der Kristallite beginnt an verschiedenen Keimen die
schnell vernetzen. Dies resultiert in einer ausgeprägten Textur, die zu Spannungen
führt und eine Reduzierung der Korrelationslänge zur Folge hat.
(3) Die Kristallisation derselben Phase aus unterschiedlichen Anfangszuständen (z. B.
niedrige/hohe Temperatur) kann zu unterschiedlichen Strukturen führen.
(4) Scherung kann die kristalline Struktur im Falle der attraktive Grenzfläche verstärken,
wohingegen sie im Falle der repulsiven zerstört wird.