Elektronenstrahlprozesse und Folgereaktionen

Mechanistische Studien von Elektronenstrahlprozessen mittels experimenteller und theoretischer Methoden sind ein Schwerpunkt der Modellierungstätigkeiten am IOM. Dabei werden quantenchemische Studien von Reaktionsmechanismen auf molekularer Ebene durch tight-binding-basierte Metadynamiksimulationen ergänzt, die es erlauben den chemischen Reaktionsraum zu screenen. Zudem werden Coarse-Grain-Modelle entwickelt, die es ermöglichen den Einfluss der Elektronenstrahlvernetzung auf mechanische Eigenschaften von biokompatiblen Materialien zu verstehen und zu optimieren.

Expertise

  • Coarse-Grain Modelle zur Studie des Einflusses der Elektronenstrahlvernetzung auf mechanische Eigenschaften von Materialien
  • Quantenchemische Verfahren zur Studie der Reaktivität von Radikalen
  • Tight-binding basierte Metadynamik Ansätze zum Screenen des chemischen Reaktionsraumes

Highlights

  • Reagent-free programming of shape-memory behavior in gelatin by electron beams: Experiments and modeling

    S. Riedl, S. G. Mayr
    Phys. Rev. Appl. 9 (2018) 024011
    https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.024011

    Es wird gezeigt, dass über Elektronenstrahlung Gelantine in ein Material mit Formgedächtniseffekt verwandelt werden kann. Neben der experimentellen Quantifizierung dieses Effektes wird ein Modellierungsansatz vorgestellt, der es erlaubt Materialeigenschaften vorherzusagen.

  • Elucidating the Role of Halides and Iron during Radiolysis-Driven Oxidative Etching of Gold Nanocrystals Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy and Pulse Radiolysis

    Michelle F. Crook, Christian Laube, Ivan A. Moreno-Hernandez, Axel Kahnt, Stefan Zahn, Justin C. Ondry, Aijia Liu, A. Paul Alivisatos
    J. Am. Chem. Soc. 143 (2021) 11703–11713
    https://doi.org/10.1021/jacs.1c05099

    Mit Hilfe von Complete Active Space Self Consistent Field (CASSCF) Berechnungen wird ein per Elektronenstrahlung generierter Fe-Komplex charakterisiert, welcher das Ätzverhalten von Gold-Nanokristallen maßgeblich beeinflusst.

  • Radiation-induced graft immobilization (RIGI): Covalent binding of non-vinyl compounds on polymer membranes

    M. Schmidt, S. Zahn, F. Gehlhaar, A. Prager, J. Griebel, A. Kahnt, W. Knolle, R. Konieczny, R. Gläser, A. Schulze
    Polymers 13 (2021) 1849-1868
    https://doi.org/10.3390/polym13111849

    Die Immobilisierung von molekularen Verbindungen auf Polyvinylidenfluorid per Elektronenstrahlung wird untersucht. Dabei werden die experimentellen Arbeiten durch quantenchemische Studien komplementiert.