Dynamics of Solubilisation Processes in Amphiphilic Systems Studied by Highly Time-Resolved Stopped-Flow Experiments

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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Solubilisationsdynamik in ternären und quaternären Tensidsystemen. Es wurden Mikroemulsionen, bestehend aus dem zwitterionischen Tetradecyldimethylaminoxid oder dem nichtionischen Penta- ethylenglycolmonododecylether, verwendet, um die Ölaustauschkinetik zwischen diesen Mikroemulsionstropfen zu untersuchen. Die Stopped-flow-Methode – bei der identische Volumina zweier Lösungen sehr schnell gemischt werden und die Eigenschaften der Mischung als Funktion der Zeit untersucht werden können – wurde für diese Untersuchungen eingesetzt. Komplementäre Detektionsmethoden (Trübung, Fluoreszenz und Kleinwinkelröntgenstreuung) dienten dazu, die Kinetik des Ölaustausches und der Bildung von amphiphilen Strukturen zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde ein Pyrenstearylester synthetisiert und als Fluoreszenzfarbstoff verwendet, der es ermöglichte, einen umfassenden Überblick über die Solubilisationskinetik zu erlangen, während die molekulare Zusammensetzung der Mikroemulsionen systematisch verändert wurde. Fluoreszenzmessungen zeigten, dass nicht die Biegesteifigkeit, sondern die Krümmung der Tensidschicht der entscheidende Faktor des Ölaustauschs in einem ternären, nichtionischen Mikroemulsionssystem ist. Bei gleicher Biegesteifigkeit, verläuft der Ölaustausch umso langsamer, desto kleiner die Aggregate. Durch Zugabe kleiner Mengen von Ladung und amphiphilen Polymers und der daraus resultierenden zunehmenden elektrostatischen und sterischen Abstoßung, wurde die Geschwindigkeit des Koaleszenzprozesses gezielt verlangsamt. Gleichzeitig stieg die Aktivierungsenergie für diesen Schritt aufgrund der zusätzlichen Behinderung an. Ein weiteres Ziel war die Untersuchung des Strukturübergangs Mizelle/Mikroemulsion zu Vesikeln. Die spontane Bildung der Vesikel wird durch die Zusammensetzung der Probe beeinflusst und hängt daher entscheidend von deren Bildungsprozess ab. Die Bildungsgeschwindigkeit ist dabei umso langsamer, je größer der Unterschied in der Zusammensetzung des Anfangs- und Endzustandes.