Zwei-Farben Korrelationsspektroskopie macht Gleichgewichte sichtbar

David Schäffel, Doktorrand am Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P), wurde für seinen Vortrag zur Zweifarben Kreuz-Korrelationsspektroskopie (engl. DC FCCS) auf der Konferenz "FCS in Polymer Science" ausgezeichnet. Die Tagung thematisiert Anwendungen und Methoden der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (engl. FCS) in der Polymerphysik und fand 2013 vom 10. bis 11. Oktober in Garching bei München statt.

Bei der FCS handelt es sich um eine optische Messmethode, bei der auf Grund der Diffusion von fluoreszenzsmarkierten Molekülen oder Partikeln auf deren Konzentration und Größe geschlossen werden kann. 

Schäffel beschrieb in seiner Präsentation "FCCS directly monitors correlescense between nanodroplets and the dynamic equilibrium exchange kinetics of copolymer micelles" wie sich übermolekulare Strukturen aus Blockcopolymeren im thermodynamischen Gleichgewicht verhalten. Blockcopolymere sind aus zwei oder mehr unterschiedlichen Monomeren aufgebaut, die abhängig von ihren chemischen Eigenschaften einen hydrophoben oder einen hydrophilen Teil aufweisen können. Wenn einer der beiden Teile (Blöcke) hydrophob und der andere hydrophil ist, können sich in Lösungsmitteln, in denen nur ein Block löslich ist, übermolekulare Strukturen ausbilden. In Wasser können etwa sogenannte Mizellen entstehen, bei denen der hydrophile Teil den zusammengelagerten Hydrophoben nach außen vom Wasser abschirmt. Obwohl die Mizellen stabil und im Gleichgewicht sind, findet ein stetiger Austausch der Copolymere zwischen den Mizellen statt. Um diese dynamischen Prozesse messen zu können, nutzten David Schäffel und Projektleiter Kaloian Koynov die DC FCCS. Anstatt eines Markers verwendeten sie zwei Farbstoffe und markierten die Mizellen jeweils mit Einem. Anschließend beobachteten sie den Übergang von einfarbigen zu zweifarbigen Mizellen und konnten daraufhin Rückschlüsse auf die Dynamik des Copolymeraustausches und dessen Triebkräfte ziehen.
Die Austauschkinetik wurde bei unterschiedlichen Temperaturen und Lösungsmitteln untersucht. Damit konnten Koynov und Schäffel auch zeigen, dass die DC FCCS hinsichtlich Fragestellungen, die das dynamische Gleichgewicht von Copolymermizellen betreffen, eine adäquate Alternative zur weitaus aufwendigeren Neutronenstreuung darstellt.