Long-Term Stability at High Temperatures for Birefringence in PAZO/PAH Layer-by-Layer Films

Optical memories with long-term stability at high temperatures have long been pursued in azopolymers with photoinduced birefringence. In this study, we show that the residual birefringence in layer-by-layer (LbL) films made with poly[1-[4-(3-carboxy-4 hydroxyphenylazo)benzene sulfonamido]-1,2-ethanediyl, sodium salt] (PAZO) alternated with poly(allylamine hydrochloride) (PAH) can be tuned by varying the extent of electrostatic interactions with film fabrication at different pHs for PAH. The dynamics of both writing and relaxation processes could be explained with a two-stage mechanism involving the orientation of the chromophores per se and the chain movement. Upon calculating the activation energies for these processes, we demonstrate semiquantitatively that reduced electrostatic interactions in films prepared at higher pH, for which PAH is less charged, are responsible for the longer stability at high temperatures. This is attributed to orientation of PAZO chromophores via cooperative aggregation, where the presence of counterions hindered relaxation.

Electrical conductivity of silicate glasses with tetravalent cations substituting Si

The effects of substituting Si by M4+ cations in soda-lime silica glasses were analyzed by impedance spectroscopy in the frequency range of 1 Hz-1 MHz. The glass composition was (mol%) 22Na(2)O center dot 8CaO center dot 65SiO(2)center dot 5MO(2), M = Si, Ti, Ge, Zr, Sn, and Ce. Although the Na+ concentration in the glasses is constant, the Zr-containing glass exhibits the highest dc conductivity and the lowest activation energy, while the Ce-containing glass exhibits the lowest conductivity. The activation energies obtained experimentally agree with those obtained by a theoretical equation proposed by Anderson and Stuart. The differences in electrical conductivity presented by the several M-containing glasses are attributed to the effect that the M4+ ion has on the mobility of the diffusing Na+ ion. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermal decomposition kinetics of Brazilian limestones: effect of CO2 partial pressure

The influence of the partial pressure of carbon dioxide (CO2) on the thermal decomposition process of a calcite (CI) and a dolomite (DP) is investigated in this paper using a thermogravimetric analyser. The tests were non-isothermal at five different heating rates in dynamic atmosphere of air with 0% and 15% carbon dioxide (CO2). In the atmosphere without CO2, the average activation energies (E-alpha) were 197.4 kJ mol(-1) and 188.1 kJ mol(-1) for CI and DP, respectively. For the DP with 15% CO2, two decomposition steps were observed, indicating a change of mechanism. The values of E-alpha for 15% CO2 were 378.7 kJ mol(-1) for the CI, and 299.8 kJ mol(-1) (first decomposition) and 453.4 kJ mol(-1) (second decomposition) for the DP, showing that the determination of E-alpha for DP should in this case be considered separately in those two distinct regions. The results obtained in this study are relevant to understanding the behaviour changes in the thermal decomposition of limestones with CO2 partial pressure when applied to technologies, such as carbon capture and storage (CCS), in which carbon dioxide is present in high concentrations.

Dilute Acid Hydrolysis of Sugar Cane Bagasse at High Temperatures: A Kinetic Study of Cellulose Saccharification and Glucose Decomposition. Part I: Sulfuric Acid as the Catalyst

The kinetics of sugar cane bagasse cellulose saccharification and the decomposition of glucose under extremely low acid (ELA) conditions, (0.07%), 0.14%, and 0.28% H2SO4, and at high temperatures were investigated using batch reactors. The first-order rate constants were obtained by weight loss, remaining glucose, and fitting glucose concentration profiles determined with HPLC using the Saeman model. The maximum glucose yields reached 67.6% (200 degrees C, 0.07% H2SO4, 30 min), 69.8% (210 degrees C, 0.14% H2SO4, 10 min), and 67.3% (210 degrees C, 0.28% H2SO4, 6 min). ELA conditions produced remarkable glucose yields when applied to bagasse cellulose. The first-order rate constants were used to calculate activation energies and extrathermodynamic parameters to elucidate the reaction mechanism under ELA conditions. The effect of acid concentration on cellulose hydrolysis and glucose decomposition was also investigated. The observed activation energies and reaction orders with respect to hydronium ion for cellulose hydrolysis and glucose decomposition were 184.9 and 124.5 kJ/mol and 1.27 and 0.75, respectively.

Kinetics and product distribution of p-nitrophenyl phosphate dianion solvolysis in ternary DMSO/alcohol/water mixtures are compatible with metaphosphate formation

The rate of solvolysis of p-nitrophenyl phosphate (PNPP) dianion in DMSO/water strongly decreases by increasing water concentration. Addition of linear alcohols (methanol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol) at constant DMSO/water molar ratio produced an even sharper rate decrease. Alkyl phosphate formation, resulting from PNPP solvolysis in ternary DMSO/water/alcohol mixtures, increased with alcohol concentration and was essentially temperature independent. Methanol and hexanol were the poorest nucleophiles under all conditions. Activation energies and enthalpies for solvolysis in ternary mixtures were similar and entropies varied with alcohol concentration. Taken together these results can be best interpreted in terms of a dissociative mechanism with the intervention of metaphosphate. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Ionic Transport and Water Vapor Uptake of Ammonium Exchanged Perfluorosulfonic Acid Membranes

Nafion membranes series N117 doped with ammonium, at different cation fractions (H+/NH4+), were investigated for ionic transport and water vapor uptake, for several water activities and temperatures. Ammonium cations change both properties of the polymer in a similar manner. Membrane ionic conductivity and water vapor uptake (lambda) decrease as the ammonium concentration increases in the polymer. Ionic transport activation energies are calculated and the transport mechanism of ammonium ions in Nafion is discussed. (C) 2012 The Electrochemical Society. [DOI: 10.1149/2.040203jes] All rights reserved.

OSCILLATORY DYNAMICS IN SYSTEMS CONTAINING BROMATE AND 1,4-CYCLOHEXANEDIONE IN ACIDIC MEDIA. I. THE EFFECT OF TEMPERATURE.

OSCILLATORY DYNAMICS IN SYSTEMS CONTAINING BROMATE AND 1,4-CYCLOHEXANEDIONE IN ACIDIC MEDIA. I. THE EFFECT OF TEMPERATURE. We present in this work the influence of temperature on the dynamics of homogeneous chemical systems containing bromate and 1,4-cyclohexanedione (1,4-CHD) in acidic media. In particular, the following systems were studied: bromate/1,4-CHD/acid, bromate/1,4-CHD/ferroin/acid and bromate/1,4-CHD/trisbipyridine ruthenium/acid. Investigations were carried out by means of an electrochemical probe, at five temperatures between 5 and 45 degrees C. Activation energies (E-a) were estimated in different ways for the pre-oscillatory and oscillatory regimes. In any case, the E-a was found to depend on the catalyst, composition and initial concentrations. In addition, it was observed that ferroin and trisbipyridine ruthenium act as catalysts only during the transition between the induction period and oscillatory regime.

Gellan Gum-LiI Gel Polymer Electrolytes

Gellan-based polymer electrolytes (PEs), doped with lithium iodide (LiI), were prepared and their electrical properties were characterized. The samples are thermally stable up to 234 degrees C and exhibit ionic conductivity of 3.8 x 10(-4) S/cm at room temperature for the sample doped with 40 wt% of LiI. Addition of 10 wt% of glycerol promotes an increase of the ionic conductivity to 1.5 x 10(-3) S/cm, which remains stable up to 100 degrees C. The activation energies of 2.4 to 12.4 kJ/mol were derived from the Arrhenius model. The repeated ionic conductivity measurements as a function of temperature show that these membranes can be reversibly used between the room temperature and 100 degrees C.

Dinâmica oscilatória em sistemas contendo bromato e 1,4-ciclo-hexanodiona em meio ácido: I. Efeito da temperatura

We present in this work the influence of temperature on the dynamics of homogeneous chemical systems containing bromate and 1,4-cyclohexanedione (1,4-CHD) in acidic media. In particular, the following systems were studied: bromate/1,4-CHD/acid, bromate/1,4-CHD/ferroin/acid and bromate/1,4-CHD/trisbipyridine ruthenium/acid. Investigations were carried out by means of an electrochemical probe, at five temperatures between 5 and 45 °C. Activation energies (Ea) were estimated in different ways for the pre-oscillatory and oscillatory regimes. In any case, the Ea was found to depend on the catalyst, composition and initial concentrations. In addition, it was observed that ferroin and trisbipyridine ruthenium act as catalysts only during the transition between the induction period and oscillatory regime.

Ocean Ultrasonic Shear and Compression Viscosities

[EN]A comprehensive description of ocean molecular flow and deformation is provided with the help of hydrodynamic and ultrasonic principles. Hydrodynamic computation of true or natural viscosities shows that ocean shear viscosity (?G), compression viscosity (?K), and extensional viscosity (?E) are interrelated. There are no experimental methods available for the in situ measurement of these viscosities. Sound absorption coefficients (? obs) allow to know the ultrasonic shear (?UG), compression (?UK), and longitudinal (?L) viscosities, which decrease with increasing frequency and increase with increasing temperature, the flow activation energies having nearly equivalent values; pressure (depth) increase/decrease them at low/high frequencies. The viscosities ?* UG, ?* UK, ?* L are approached at about 1000 KHz. They decrease with temperature and pressure, and increase with salinity. The ?*UG becomes equal to the true shear viscosity ? G at the viscosity ratio ? = ?UK / ?UG = 0.

Physiologische Untersuchungen an der Stäbchenbahn der Nagerretina

AII Amakrinzellen sind Interneurone in der Retina und ein wichtiges Element der Stäbchenbahn von Säugetieren. Bei ihren Antworten auf Lichtreize generieren sie Aktionspotentiale, obwohl die ihnen vor- und nachgeschalteten Bipolarzellen graduierte Membranpotentiale aufweisen. Um die Verarbeitung der Lichtsignale in der Stäbchenbahn der Säuger besser zu verstehen wurden in der vorliegenden Arbeit Membranströme von AII Amakrinzellen und Veränderungen der intrazellulären Kalziumkonzentration mittels Indikatorfarbstoffe bei Mäusen simultan gemessen.Die spannungsabhängigen Kalziumkanäle waren durch eine negative Aktivierungsschwelle und eine sehr langsame Inaktivierung gekennzeichnet¸ ausserdem wurden sie von Dihydropyridinen (Agonisten und Antagonisten) moduliert. Sie fanden sich vor allem auf den keulenförmigen Fortsätzen von AII Amakrinzellen. Lokale Applikationen von Glutamat, AMPA oder Kainat lösten einwärtsgerichtete Ströme aus. Diese Ströme gingen einher mit einer Erhöhung der Fluoreszenz und zwar vor allem in den distalen Dendriten. NMDA löste keine Veränderung der Kalziumkonzentration aus und nur in wenigen Fällen Ströme (7 von 23).Diese Befunde deuten darauf hin, dass es sich bei den ionotropen Glutamat-Rezeptoren auf AII Amakrinzellen um solche vom AMPA Typ handelt. Diese befinden sich, sofern sie kalziumpermeabel sind (oder durch andere Mechanismen zu einer Erhöhung der [Ca2+]i führen) auf den distalen Dendriten nahe der Ganglienzellschicht.

Molekulardynamiksimulationen zur Untersuchung des Mischalkali-Effektes in silikatischen Gläsern

In der vorliegenden Arbeit wird mittels Molekulardynamik(MD)-Computersimulationen die Dynamik von verschiedenen Alkalisilikaten in der Schmelze und im Glas untersucht. Es ist bekannt, daß diese Systeme ionenleitend sind, was auf eine hohe Mobilität der Alkaliionen im Vergleich zu den glasbildenden Komponenten Si und O zurückzuführen ist. Im Mittelpunkt des Interesses steht der sog. Mischalkalieffekt (MAE), der in ternären Mischungen aus Siliziumdioxid mit zwei Alkalioxiden auftritt. Gegenüber Mischungen mit nur einer Alkaliionensorte weisen letztere Systeme eine signifikante Verlangsamung der Alkaliionendiffusion auf. Zunächst werden zwei binäre Alkalisilikate simuliert, nämlich Lithiumdisilikat (LS2) und Kaliumdisilikat (KS2). Die Simulationen zeigen, daß der Ursprung der hohen Mobilität der Alkaliionen in der Struktur begründet ist. KS2 und LS2 weisen auf intermediären Längenskalen Ordnung auf, die in partiellen statischen Strukturfaktoren durch Prepeaks reflektiert ist. Die den Prepeaks zugrundeliegende Struktur erklärt sich durch perkolierende Netzwerke aus alkalioxidreichen Kanälen, die als Diffusionskanäle für die mobilen Alkaliionen fungieren. In diesen Kanälen bewegen sich die Ionen mittels Sprüngen (Hopping) zwischen ausgezeichneten Plätzen. In der Simulation beobachtet man für die hohen Temperaturen (4000K>=1500K) eine ähnliche Aktivierungsenergie wie im Experiment. Im Experiment findet allerdings unterhalb von ca.1200K ein Crossover in ein Arrheniusverhalten mit höherer Aktivierungsenergie statt, welches von der Simulation nicht nachvollzogen wird. Das kann mit der in der Simulation nicht im Gleichgewicht befindlichen Si-O-Matrix erklärt werden, bei der Alterungseffekte beobachtet werden. Am stärksten ist der MAE für eine Alkalikomponente, wenn deren Konzentrationsanteil in einem ternären Mischalkalisystem gegen 0 geht. Daher wird ein LS2-System untersucht, in dem ein Li-Ion gegen ein K-Ion getauscht wird. Der Einfluß des K-Ions ist sowohl lokal in den charakteristischen Abständen zu den ersten nächsten Nachbarn (NN) zu sehen, als auch in der ortsaufgelösten Koordinationszahlverteilung bis zu Längenskalen von ca. 8,5 Angstrom. Die Untersuchung der Dynamik des eingesetzten K-Ions zeigt, daß die Sprungwahrscheinlichkeit nicht mit der Lokalisierung, einem Maß für die Bewegung eines Teilchens um seine Ruheposition, korreliert ist, aber daß eine chemische Umgebung mit wenig Li- und vielen O-NN oder vielen Li- und wenig O-NN ein Sprungereignis begünstigt. Zuletzt wird ein ternäres Alkalisilikat (LKS2) untersucht, dessen Struktur alle charakteristischen Längenskalen von LS2 und KS2 aufweist. Es stellt sich also eine komplexe Struktur mit zwei perkolierenden Subnetzwerken für Alkaliionen ein. Die Untersuchung der Dynamik zeigt eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür auf, daß Ionen in ein Subnetzwerk andersnamiger Ionen springen. Auch kann gezeigt werden, daß das Modellpotential den MAE reproduzieren kann, daß also die Diffusionskonstanten in LKS2 bei bis zu einer Größenordnung langsamer sind als in KS2 bzw. LS2. Der beobachtete Effekt stellt sich zudem vom funktionalen Verlauf her so dar, wie er beim MAE erwartet wird. Es wurde auch festgestellt, daß trotz der zeitlichen Verzögerung in den dynamischen Größen die Anzahl der Sprünge pro Zeit nicht geringer ist und daß für niedrige Temperaturen (d.h.im Glas) Sprünge auf den Nachbarplatz mit anschließendem Rücksprung auf die vorherige Position deutlich wahrscheinlicher sind als bei hohen Temperaturen (also in der Schmelze). Die vorliegenden Resultate geben Aufschluß über die Details der Mechanismen mikroskopischer Ionenleitung in binären und ternären Alkalisilikaten sowie dem MAE.

Synthesis and characterization of structurally well-defined polymer-layered silicate nanocomposites

Zusammenfassung Nanokomposite aus Polymeren und Schichtsilikaten werden zumeist auf der Basis natürlicher Tone wie Montmorillonit hergestellt. Für NMR- und EPR-Untersuchungen der Tensidschicht, die das Silikat mit dem Polymer kompatibilisiert, ist der Eisengehalt natürlicher Tone jedoch abträglich, weil er zu einer Verkürzung der Relaxationszeiten und zu einer Linienverbreiterung in den Spektren führt. Dieses Problem konnte überwunden werden, indem als Silikatkomponente eisenfreies, strukturell wohldefiniertes Magadiit hydrothermal synthetisiert und für die Kompositbildung eingesetzt wurde. Die Morphologie des Magadiits wurde durch Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert und der Interkalationsgrad von schmelzinterkalierten Polymer-Nanokompositen wurde durch Weitwinkelröntgenstreuung bestimmt. Polymere mit Carbonylgruppen scheinen leichter zu interkalieren als solche ohne Carbonylgruppen. Polycaprolacton interkalierte sowohl in Oragnomagadiite auf der Basis von Ammoniumtensiden als auch in solche auf der Basis von Phosphoniumtensiden. Die Dynamik auf einer Nanosekundenzeitskala und die Struktur der Tensidschicht wurden mittels ortsspezifisch spinmarkierter Tensidsonden unter Nutzung von Dauerstrich- (CW) und Puls-Methoden der elektronenparamagnetischen Resonanzspektroskopie (EPR) untersucht. Zusätzlich wurde die statische 2H-Kernmagnetresonanz (NMR) an spezifisch deuterierten Tensiden angewendet, um die Tensiddynamik auf einer komplementären Zeitskala zwischen Mikrosekunden und Millisekunden zu erfassen. Sowohl die CW-EPR- als auch die 2H-NMR-Ergebnisse zeigen eine Beschleunigung der Tensiddynamik durch Interkalation von Polycaprolacton auf, während sich in den nichtinterkalierten Mikrokompositen mit Polystyrol die Tensiddynamik verlangsamt. Die Rotationskorrelationszeiten und Aktivierungsenergien offenbaren verschiedene Regime der Tensiddynamik. In Polystyrol-Mikrokompositen entspricht die Übergangstemperatur zwischen den Regimen der Glasübergangstemperatur von Polystyrol, während sie in Polycaprolacton-Nanokompositen bei der Schmelztemperatur von Polycaprolacton liegt. Durch die erhebliche Verlängerung der Elektronenspin-Relaxationszeiten bei Verwendung von eisenfreiem Magadiit können Messdaten hoher Qualität mit Puls-EPR-Experimenten erhalten werden. Insebsondere wurden die Vier-Puls-Elektron-Elektron-Doppelresonanz (DEER), die Elektronenspinechoenveloppenmodulation (ESEEM) und die Elektronen-Kern-Doppelresonanz (ENDOR) an spinmarkierten sowie spezifisch deuterierten Tensiden angewandt. Die ENDOR-Ergebnisse legen ein Model der Tensidschicht nahe, in dem zusätzlich zu den Oberflächenlagen auf dem Silikat eine wohldefinierte mittlere Lage existiert. Dieses Modell erklärt auch Verdünnungseffekte durch das Polymer in Kompositen mit Polycaprolacton und Polystyrol. Die umfangreiche Information aus den Magnetresonanztechniken ergänzt die Information aus konventionellen Charakterisierungstechniken wie Röntgendiffraktion und Transmissionselektronenmikroskopie und führt so zu einem detaillierteren Bild der Struktur und Dynamik der Tensidschicht in Nanokompositen aus Polymeren und Schichtsilikaten.

Ionenleitfähigkeit in polymeren Matrizes – Synthese, Charakterisierung und Untersuchung dynamischer Prozesse von neuen Lithium- und Protonenleitern

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Synthese, physikochemischen und polymerspezifischen Charakterisierung und insbesondere der impedanzspektroskopischen Untersuchung von sowohl neuartigen, solvensfreien lithiumionen- als auch protonenleitfähigen Polymermaterialien für potentielle Anwendungen in sekundären Lithiumionenbatterien bzw. in Hochtemperatur-Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (engl.: proton exchange membrane fuel cell, auch: polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC). Beiden Typen von ionenleitfähigen Membranen liegt das gängige Prinzip der chemischen Anbindung einer für den Ionentransport verantwortlichen Seitengruppe an eine geeignete Polymerhauptkette zugrunde („Entkopplung“; auch Immobilisierung), welcher hinsichtlich Glasübergangstemperatur (Tg), elektrochemischer und thermischer Stabilität (Td) eine dynamisch entkoppelte, aber nicht minder bedeutsame Rolle zukommt. Die Transportaktivierung erfolgt in beiden Fällen thermisch. Im Falle der Protonenleiter liegt die zusätzliche Intention darin, eine Alternative aufzuzeigen, in der die Polymerhauptkette gekoppelt direkt am Protonentransportmechanismus beteiligt ist, d.h., dass der translatorisch diffusive Ionentransport entlang der Hauptkette stattfindet und nicht zwischen benachbarten Seitenketten. Ein Hauptaugenmerk der Untersuchungen liegt sowohl bei den lithiumionen- als auch den protonenleitfähigen Polymermembranen auf temperaturabhängigen dynamischen Prozessen der jeweiligen Ionenspezies in der polymeren Matrix, was die Ionenleitfähigkeit selbst, Relaxationsphänomene, die translatorische Ionendiffusion und im Falle der Protonenleiter etwaige mesomere Grenzstrukturübergänge umfasst. Lithiumionenleiter: Poly(meth)acrylate mit (2-Oxo-1,3-dioxolan)resten (Cyclocarbonat-) in der Seitenkette unterschiedlicher Spacerlänge wurden synthetisiert und charakterisiert. Die Leitfähigkeit s(,T) erreicht bei Poly(2-oxo-[1,3]dioxolan-4-yl)methylacrylat (PDOA): Lithium-bis-trifluormethansulfonimid (LiTFSI) (10:3) ca. 10^-3,5 S cm^-1 bei 150 °C. Weichmachen (Dotieren) mit äquimolaren Mengen an Propylencarbonat (PC) bewirkt in allen Fällen einen enormen Anstieg der Leitfähigkeit. Die höchsten Leitfähigkeiten von Mischungen dieser Polymere mit LiTFSI (und LiBOB) werden nicht beim System mit der niedrigsten Tg gefunden. Auch dient Tg nicht als Referenztemperatur (Tref) nach Williams-Landel-Ferry (WLF), so dass eine WLF-Anpassung der Leitfähigkeitsdaten nur über einen modifizierten WLF-Algorithmus gelingt. Die ermittelten Tref liegen deutlich unterhalb von Tg bei Temperaturen, die charakteristisch für die Seitenkettenrelaxation sind („Einfrieren“). Dies legt nahe, dass der Relaxation der Seitenketten eine entscheidende Rolle im Li^+-Leitfähigkeitsmechanismus zukommt. Die Li^+-Überführungszahlen tLi^+ in diesen Systemen schwanken zwischen 0,13 (40 °C) und 0,55 (160 °C). Protonenleiter: Polymere mit Barbitursäure- bzw. Hypoxanthinresten in der Seitenkette und Polyalkylenbiguanide unterschiedlicher Spacerlänge wurden synthetisiert und charakterisiert. Die Leitfähigkeit s(,T) erreicht bei Poly(2,4,6(1H,3H,5H)-trioxopyrimidin-5-yl)methacrylat (PTPMA) maximal ca. 10^-4,4 S cm^-1 bei 140 °C. Höhere Leitfähigkeiten sind nur durch Mischen mit aprotischen Lösungsmitteln erreichbar. Die höchste Leitfähigkeit wird im Falle der Polyalkylenbiguanide bei Polyethylenbiguanid (PEB) erzielt. Sie erreicht 10^-2,4 S cm^-1 bei 190 °C. Die Aktivierungsenergien EA der Polyalkylenbiguanide liegen (jeweils unterhalb von Tg) zwischen ca. 3 – 6 kJ mol^-1. In allen beobachteten Fällen dient Tg als Tref, so dass eine konventionelle WLF-Behandlung möglich ist und davon auszugehen ist, dass die Leitfähigkeit mit dem freien Volumen Vf korreliert.

Solid-state NMR investigation of phosphonic acid based proton conducting materials

In this work, new promising proton conducting fuel cell membrane materials were characterized in terms of their structure and dynamic properties using solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and X-ray diffraction. Structurally different, phosphonic acid (PA) containing materials were systematically evaluated for possible high-temperature operation (e.g. at T>100°C). Notably, 1H, 2H and 31P magic angle spinning (MAS) NMR provided insight into local connectivities and dynamics of the hydrogen bonded network, while packing arrangements were identified by means of heteronuclear dipolar recoupling techniques.rnThe first part of this work introduced rather crystalline, low molecular weight ionomers for proton conducting membranes, where six different geometries such as line, triangle, screw, tetrahedron, square and hexagon, were investigated. The hexagon was identified as the most promising geometry with high-temperature bulk proton conductivities in the range of 10-3 Scm-1 at a relative humidity of 50%. However, 2H NMR and TGA-MS data suggest that the bulk proton transport is mainly due to the presence of crystal water. Single crystal X-ray data revealed that in the tetrahedron phosphonic acids form tetrameric clusters isolating the mobile protons while the phosphonic acids in the hexagon form zigzag-type pathways through the sample.rnThe second part of this work demonstrates how acid-base pairing and the choice of appropriate spacers may influence proton conduction. Different ratios of statistical copolymers of poly (vinylphosphonic acid) and poly (4-vinylpyridine) were measured to derive information about the local structure and chemical changes. Though anhydrous proton conductivities of all statistical copolymers are rather poor, the conductivity increases to 10-2 S cm-1 when exposing the sample to relative humidity of 80%. In contrast to PVPA, anhydride formation of phosphonic acids in the copolymer is not reversible even when exposing the sample to a relative humidity of 100%.rnIn addition, the influence of both spacers and degree of backbone crystallinity on bulk proton conductivity was investigated. Unlike in systems such as poly benzimidazole (PBI), spacers were inserted between the protogenic groups along the backbone. It was found that dilution of the protogenic groups decreases the conductivity, but compared to PVPA, similar apparent activation energies for local motions were obtained from both variable temperature 1H NMR and impedance spectroscopy data. These observations suggest the formation of phosphonic acid clusters with high degrees of local proton motion, where only a fraction of motions contribute to the observable bulk proton conductivity. Additionally, it was shown that gradual changes of the spacer length lead to different morphologies.rnIn summary, applying advanced solid-state NMR and X-ray analysis, structural and dynamic phenomena in proton conducting materials were identified on a molecular level. The results were discussed with respect to different proton conduction mechanisms and may contribute to a more rational design or improvement of proton conducting membranes.rn