Zu Gast in Nanoporen : das große Potential von PMOs bei der Untersuchung der Eigenschaften von Wasser in Nanoporen unterschiedlicher Polarität

Abstract

In dieser Arbeit wurde durch den Einsatz von MCM-41-Silicamaterialien und PMOs mit unterschiedlichen organischen Brückenfunktionen eine umfassende Studie von Wasser in Nanoporen unterschiedlicher Größe und Oberflächenpolarität, bzw. Oberflächenhydrophobie bewerkstelligt. Es wurden einerseits thermodynamische Eigenschaften des intraporösen Wassers untersucht, wie Schmelz- und Gefrierpunkte. Andererseits wurden dynamische Untersuchungen angestellt, welche eine eingeschränkte Mobilität und Diffusion in PMO-Poren zeigten. Des Weiteren wurden strukturelle Eigenschaften des intraporösen Wassers untersucht und es zeigte sich, dass die räumliche Anordnung von Wasser in PMO-Poren stark von der Hydrophobie der organischen Brücke abhängt. Außerdem wurde eine Streckung der OH-Bindung von intraporösem Wasser gegenüber von Volumenwasser beobachtet. Es war auffällig, dass in beinahe allen untersuchten Eigenschaften das Wasser in den Poren des DVA-PMOs gegenüber der restlichen PMOs stärker beeinflusst war. Dies liegt, wie schon häufig erwähnt, an den starken H-Brücken des primären Amins der organischen Brücke zu den intraporösen Wassermolekülen.

The use of MCM-41 materials and PMOs with different organic bridging functions has enabled a comprehensive study of water in nanopores of different size and surface polarity, or surface hydrophobicity. On one hand, thermodynamic properties of the intraporous water were investigated, such as melting and freezing points. On the other hand, dynamic studies were performed which showed limited mobility and diffusion in PMO pores. Furthermore, structural properties of the intraporous water were investigated and it was shown that the spatial arrangement of water in PMO pores strongly depends on the hydrophobicity of the organic bridge. In addition, extension of OH-bonds of intraporous water to bulk water was observed. It was noticeable that in almost all studied properties, the water in the pores of the DVA-PMO was more strongly affected than in the rest of the PMOs. This, as often said, is due to the strong H-bonds of the primary amine of the organic bridge to the intraporous water molecules.