Brewsterwinkel-Mikroskopie zur Untersuchung der Kristallisation von Calciumcarbonaten an Modell-Monofilmen an der Grenzfläche Wasser/Luft
Nucleation and Growth Studies of Calcium Carbonate in Monolayers at the Air/Water Interface Using Brewster Angle Microscopy
von Susanne Hacke
Datum der mündl. Prüfung:2001-10-31
Erschienen:2002-07-17
Betreuer:Prof. Dr. Dietmar Möbius
Gutachter:Prof. Dr. Jürgen Troe
Gutachter:Prof. Dr. Heinz Georg Wagner
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Name:hacke.pdf
Size:988.Kb
Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
The remarkable structural diversity and mechanical strength of mineral phases associated with living organism (biominerals) has prompted substantial effort towards synthetically reproducing the conditions under which such materials are formed. The key to understand processes of biomineralization is the feature of the macromolecules, which are used as templates. To clarify the processes taking place at the interface of organic templates during formation of crystals a number of techniques have been developed. One strategy for creating functionalized interfaces for controlled CaCO 3 -crystallization are two component Langmuir films of lipids at the air/water interface providing well defined interfaces of known charge density and head group spacing.The focus of our interest is the site where nucleation starts as well as the kinetics of crystallization processes. The initial 2-dimensional crystal growth under Langmuir monolayers has been characterized using Brewster Angle Microscopy (BAM), Π/A- and ΔV/A-isotherms to investigate the influence of monolayer composition on crystal nucleation and growth. In a first step we have studied the crystallization of CaCO 3 underneath two model-monolayers with stearic acid and octadecyl succinic acid, respectively, as active components for initialising seed crystal formation, and methyl stearate as an inactive matrix (spacer).
Keywords: Brewster Angle Microscopy; Monolayer; Calcium Carbonate; Biomineralization
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Die bemerkenswerten strukturellen Unterschiede und mechanische Stabilität von Mineralphasen in lebenden Organismen (Biominerale) haben dazu beigetragen, die Bedingungen, unter denen solche Materialien entstehen, in Experimenten zu reproduzieren. Der Schlüssel zum Verständnis vom Biomineralisationsprozessen liegt in der Beschaffenheit der Makromoleküle, die als Template dienen. Zur Aufklärung dieser Prozesse, die während der Kristallkeimbildung an der Grenzfläche organischer Template stattfinden, wurden verschiedene Methoden entwickelt. Eine Strategie zur Erzeugung funktioneller Grenzflächen zur kontrollierten CaCO 3 -Kristallisation sind Zwei- Komponenten Langmuir-Filme aus Lipiden an der Wasser/Luft-Grenzfläche, die gut definierte Grenzflächen mit bekannter Ladungsdichte und Platzbedarf der Kopfgruppen darstellen.Die Schwerpunkte dieser Arbeit sind genauere Erkenntnisse über den Ort zu erhalten, an dem die Keimbildung stattfindet, sowie Informationen zur Kinetik dieser Kristallisationsprozesse zu gewinnen. Das zweidimensionale Kristallwachstum an Langmuir-Filmen wurde mit Hilfe der Brewsterwinkel-Mikroskopie (BAM) sowie Π/A- und ΔV/A-Isothermen charakterisiert, um den Einfluß der Monofilm- Zusammensetzung auf die Kristallkeimbildung und das Kristallwachstum zu erfassen. Zum besseren Verständnis dieser Prozesse wurde in einem ersten Schritt die Kristallisation von CaCO 3 an zwei Modell-Monofilmen mit Stearinsäure oder Oktadecylbernsteinsäure als aktive Komponenten zur Initialisierung der Kristallkeimbildung und Stearinsäuremethylester als inaktive Komponente untersucht.
Schlagwörter: Brewsterwinkel-Mikroskopie; Monofilm; Calciumcarbonat; Biomineralisation