Forschung

Die Gruppe war seit 1994 intensiv an der Ent­wicklung von Messverfahren zur Bestimmung der Frequenzabhängigkeit der Wärmekapazität beteiligt. Dies betraf Methoden der Tempera­tur-Modulierten Dynamischen Scanning Kalori­metrie (TMDSC) als auch der AC-Kalorimetrie bis hin zur LASER-geheizten hochfrequenten Chip-Kalorimetrie. Durch Kombination ver­schiedener Geräte konnte der Frequenzbereich von 10 µHz bis 1 MHz abgedeckt werden.

 

 

 

 

Die neuen Möglichkeiten der dynamischen Kalori­metrie wurden zu grundlegenden Untersuchungen der molekularen Dynamik am Glasübergang von Po­lymeren und niedermolekularen Substanzen, z.B. ultrastabilen aus der Gasphase abgeschiedenen or­ganischen Gläsern, eingesetzt. Einen Schwer­punkt stellten amorphe Filme mit Dicken von eini­gen 10 nm dar, wie sie z.B. im Bereich der organi­schen Elektronik verwendet werden.

Auf der Basis der in der hochfrequenten AC-Ka­lorimetrie eingesetzten Dünnfilmsensoren (sub µm Membrandicken) konnten ab dem Jahr 2002 signifikante Beiträge zur schnellen Kalori­metrie (FSC), insbesondere zum kontrollierten Abküh­len, geleistet werden. Durch Kombination ver­schiedener Geräte wurde ein Bereich der Tem­peraturänderungsraten von 10 µK/s bis 1 MK/s sowohl für das Heizen als auch für das Abkühlen realisiert.

Die nunmehr möglichen starken Unterkühlungen bis hin zur glasigen Erstarrung von schnell kristallisierenden Polymeren, niedermolekularen organischen Stoffen, Metallen sowie ihrer Legierungen, ermöglichten neue Zugänge zu Fragen der Kris­tallkeimbildung auch unterhalb des Glasübergangs. Hier konn­ten die gegenseitige Beeinflussung der Prozesse im Glas, z.B. Enthalpierelaxation, und der Kristallkeimbildung detailliert untersucht und die Ergebnisse im Rahmen der klassi­schen Nukleationstheorie (CNT) diskutiert werden.

 

Die schnelle Scanning-Kalorimetrie eröffnete darüber hinaus für die Gruppe völlig neue Forschungsgebiete. Die thermophysikalischen Parameter des Schmelzens von trockenen Seidenproteinen und einer Vielzahl von Aminosäuren und Lipiden konnten ermittelt wer­den und ermöglichen unter anderem eine verbes­serte Vorhersage der Löslichkeit dieser Moleküle in Wasser und anderen Lösungsmitteln.

Die in der Arbeitsgruppe entwickelten unkonventio­nellen Methoden zur Untersuchung von Verdamp­fungs- und Sublimationsprozessen von thermisch la­bilen ionischen Flüssigkeiten und biologischen Sub­stanzen vervollständigten das Spektrum der Aktivitä­ten.