Funktionalisierte Polyphenylen-Dendrimere als nanoskopische Bausteine in der Sensorik

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese funktionalisierter Polyphenylen-Dendrimere für den Einsatz als Nanobausteine in übermolekularen 3-D Aggregaten für potentielle sensorische Anwendungen. Im ersten Teil werden zwei Konzepte zur Synthese von funktionalisierten Cyclopentadienonbausteinen vorgestellt: einer führt zu Bausteinen die zur Synthese von peripher-funktionalisierten Polyphenylen-Dendrimere geeignet sind, und ein zweiter Ansatz zielt auf Cyclopentadienonbausteine, die es erlauben Polyphenylen-Dendrimere im Inneren zu funktionalisieren. Für das erste Ziel erwies sich die Suzuki-Kreuzkupplung von Arylboronsäuren und Arylboronsäurenester mit Arylhalogeniden als ein optimales synthetisches Werkzeug. Demgegenüber wurden für das zweite Ziel -methylesterfunktionalisierten Cyclopentadienonbausteine anhand der Knoevenagel-Kondensation von bereits funktionstragenden-Partnern synthetisiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Synthesen von funktionalisierten Polyphenylen-Dendrimeren vorgestellt. Hierbei kamen zwei verschiedene synthetische Ansätze zum Einsatz: Einerseits wurden durch die Diels-Alder-Addition der funktionalisierten Cyclopentadienonbausteine an ethinylfunktionalisierten Polyphenylen-Grundkörper unterschiedlicher Generation die verfolgten funktionalisierten Zielverbindungen erhalten. Andererseits wurde in bestimmten Fällen die polymeranaloge Konversion von „Übergangsfunktionen“ in einem a posteriori-Funktionalisierungsschritt angewendet. Dementsprechend wurde die Einführung von funktionellen Gruppen möglich die entweder die alkalischen Bedingungen der Knoevenagel – Kondensation oder die hohen Temperaturen der Diels-Alder-Cycloaddition nicht überstehen. Die synthetischen Werkzeuge, die bei der a posteriori-Funktionalisierung zum Einsatz kamen, mussten die vollständige und nebenreaktionsfreie Konversion der Übergangsfunktionen ermöglichen. Als Reaktionen, die dieser Bedingungen genügen, wurden die Williamson –Ethersynthese und die Esterknüpfung nach der DCC-Methode in Verbindung mit hydroxyfunktionalisierten Polyphenylen-Grundkörper und die basische Esterspaltung an methyleseterfunktionalisierten Dendrimeren angewandt. Die aufgezählten Reaktionen führten zu Endprodukten, die ihre Monodispersität beibehielten und eine definierte Anzahl an Funktionalität aufwiesen. Anhand eingehenden Untersuchungen (der Aufbau von Sensorschichten für flüchtige organische Lösungsmittel, die Untersuchungen an elektrostatisch-wechselwirkenden übermolekularen Aggregaten sowie die Einlagerung von Gastmolekülen) wird es ersichtlich dass die synthetisierten Polyphenylen-Dendrimere vielseitig als Nanobausteine zur Erzeugung von funktionalen Materialien von potenzieller Bedeutung sind.

Synthese und Selbstorganisation von Perylendiimid-Oligonucleotid-Konjugaten

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, Perylendiimidfarbstoffe mit Oligonucleotiden in der Lösung zu verknüpfen. Das Ziel der Arbeit war die nicht-kovalente Synthese von Perylendiimid-DNA- und Protein- supramolekularen Strukturen. Dabei werden die molekularen Erkennungseigenschaften von DNA und Proteinen zunutze gemacht. Insgesamt drei Themenbereiche wurden dabei betrachtet: 1. Synthese und Hybridisierung von symmetrischen und asymmetrischen Perylendiimid-bis(oligonucleotid)-konjugaten für die Bildung supramolekularer Strukturen, 2. Erzeugung von Oberflächenstrukturen auf der Basis von Streptavidin-Perylendiimid-Komplexen, 3. Synthese wasserlöslicher Rylenfarbstoffe für Anwendungen in biologischen Systemen. Zur Synthese und Hybridisierung von Perylendiimid-Oligonucleotid-Konjugaten wurde eine neue Idee verfolgt und erfolgreich realisiert. Dabei handelt es sich um die Synthese von Perylendiimid-DNA-Polymeren durch nicht-kovalente Bindungen. Die Basis des entwickelten Konzepts ist die Ausnutzung der Erkennungseigenschaften der DNA, um Perylendiimidmoleküle in eine lineare Makrostruktur zu organisieren, was sonst nur durch komplizierte chemische Polymersynthese zugänglich wäre. Die Selbstorganisation von zwei komplementären Perylendiimid-bis(oligonucleotid)-konjugaten (PODN1 und PODN2), die an der 5`-Position verknüpft sind, führte zu einem linearen Perylendiimid-DNA-Polymer in der Form von …ABABABAB…., das mit Hilfe von Gelelektrophorese charakterisiert wurde. Eindrucksvoll war auch die erfolgreiche Kopplung des hydrophoben Perylendiimids mit zwei unterschiedlichen Oligonucleotidsequenzen in der Lösung, um asymmetrische Perylendiimid-bis(oligonucleotid)-konjugate zu synthetisieren. Mit solchen asymmetrischen Konjugaten konnte die programmierbare Selbstorganisation der Perylendiimid-Oligonucleotide zu einer definierten Polymerstruktur realisiert werden. Die Synthese von PDI-(biotin)2 wurde vorgestellt. Durch die spezifische Erkennungseigenschaft zwischen Biotin und Streptavidin ist es möglich, eine Oberflächenstruktur zu bilden. Die Immobilisierungsexperimente zeigten, dass das PDI (biotin)2 Streptavidin erkennen und binden kann. Dabei konnte eine multischichtige Nanostruktur (5 Doppelschichten) auf einer Goldoberfläche.

Strukturbildung durch Selbstorganisation von Oligonukleotiden

Die DNA-Doppelhelix ist eine relativ dicke (Ø ≈ 2 nm), kompakte und dadurch auf kurzen Längenskalen relativ steife Verbindung (lp[dsDNA] ≈ 50-60 nm), mit einer klar definierten Struktur, die durch biologische Methoden sehr präzise manipuliert werden kann. Die Auswirkungen der primären Sequenz auf die dreidimensionale Strukturbildung ist gut verstanden und exakt vorhersagbar. Des Weiteren kann DNA an verschiedenen Stellen mit anderen Molekülen verknüpft werden, ohne dass ihre Selbsterkennung gestört wird. Durch die helikale Struktur besteht außerdem ein Zusammenhang zwischen der Lage und der räumlichen Orientierung von eingeführten Modifikationen. Durch moderne Syntheseverfahren lassen sich beliebige Oligonukleotidsequenzen im Bereich bis etwa 150-200 Basen relativ preiswert im Milligrammmaßstab herstellen. Diese Eigenschaften machen die DNA zu einem idealen Kandidaten zur Erzeugung komplexer Strukturen, die durch Selbsterkennung der entsprechenden Sequenzen gebildet werden. In der hier vorgelegten Arbeit wurden einzelsträngige DNA-Abschnitte (ssDNA) als adressierbare Verknüpfungsstellen eingesetzt, um verschiedene molekulare Bausteine zu diskreten nicht periodischen Strukturen zu verbinden. Als Bausteine dienten flexible synthetische Polymerblöcke und semiflexible Doppelstrang-DNA-Abschnitte (dsDNA), die an beiden Enden mit unterschiedlichen Oligonukleotidsequenzen „funktionalisiert“ sind. Die zur Verknüpfung genutzten Oligonukleotidabschnitte wurden so gewählt (n > 20 Basen), dass ihre Hybridisierung zu einer bei Raumtemperatur stabilen Doppelstrangbildung führt. Durch Kombination der Phosphoramiditsynthese von DNA mit einer festkörpergestützten Blockkopplungsreaktion konnte am Beispiel von Polyethylenoxiden ein sehr effektiver Syntheseweg zur Herstellung von ssDNA1-PEO-ssDNA2-Triblockcopolymeren entwickelt werden, der sich problemlos auf andere Polymere übertragen lassen sollte. Die Längen und Basenabfolgen der beiden Oligonukleotidsequenzen können dabei unabhängig voneinander frei gewählt werden. Somit wurden die Voraussetzungen geschaffen, um die Selbsterkennung von Oligonukleotiden durch Kombination verschiedener Triblockcopolymere zur Erzeugung von Multiblockcopolymeren zu nutzen, die mit klassischen Synthesetechniken nicht zugänglich sind. Semiflexible Strukturelemente lassen sich durch die Synthese von Doppelstrangfragmenten mit langen überstehenden Enden (sticky-ends) realisieren. Die klassischen Ansätze der molekularen Genetik zur Erzeugung von sticky-ends sind in diesem Fall nicht praktikabel, da sie zu Einschränkungen im Bezug auf Länge und Sequenz der überhängenden Enden führen. Als Methode der Wahl haben sich zwei verschiedene Varianten der Polymerase Kettenreaktion (PCR) erwiesen, die auf der Verwendung von teilkomplementären Primern beruhen. Die eigentlichen Primersequenzen wurden am 5´-Ende entweder über ein 2´-Desoxyuridin oder über einen kurzen Polyethylenoxid-Spacer (n = 6) mit einer frei wählbaren „sticky-end-Sequenz“ verknüpft. Mit diesen Methoden sind sowohl 3´- als auch 5´-Überhänge zugänglich und die Länge der Doppelstrangabschnitte kann über einen breiten Molmassenbereich sehr exakt eingestellt werden. Durch Kombination derartiger Doppelstrangfragmente mit den biosynthetischen Triblockcopolymeren lassen sich Strukturen erzeugen, die als Modellsysteme zur Untersuchung verschiedener Biomoleküle genutzt werden können, die in Form eines mehrfach gebrochenen Stäbchens vorliegen. Im letzten Abschnitt wurde gezeigt, dass durch geeignete Wahl der überstehenden Enden bzw. durch Hybridisierung der Doppelstrangfragmente mit passenden Oligonukleotiden verzweigte DNA-Strukturen mit Armlängen von einigen hundert Nanometern zugänglich sind. Im Vergleich zu den bisher veröffentlichten Methoden bietet diese Herangehensweise zwei entscheidende Vorteile: Zum einen konnte der Syntheseaufwand auf ein Minimum reduziert werden, zum anderen ist es auf diesem Weg möglich die Längen der einzelnen Arme, unabhängig voneinander, über einen breiten Molmassenbereich zu variieren.

Selbstorganisation von Amphiphilen auf Basis von Hexaphenylbenzol und Hexa-peri-hexabenzocoronen

Die Selbstorganisation von amphiphilen Molekülen wird genutzt, um in Lösung, auf der Oberfläche, in der festen Phase und an der Flüssig/Fest-Grenzfläche nanoskopisch strukturierte Materialien zu erhalten. Ziel hierbei ist es, die Dynamik der niedermolekularen Amphiphile mit der Stabilität der hochmolekularen Amphiphile zu vereinigen, um damit die Selbstorganisation der Moleküle zu kontrollieren. Drei Konzepte zur Strukturierung von Kohlenstoff durch Selbstorganisation werden vorgestellt. Im ersten Konzept werden aus Hexaphenylbenzol-Polyethylenglykol- (HPB-PEG) und Hexa-peri-hexabenzocoronen- (HBC-PEG) Derivaten wurmähnliche bzw. faserförmige Strukturen in wässriger Lösung erhalten. Der Wassergehalt in den Hydrogelfasern aus den HPB-PEG-Derivaten kann durch das Substitutionsmuster der Amphiphile und die Länge der PEG-Ketten eingestellt werden. Die Hydrogelfasern ähneln anders als die bisherigen Verfahren, die zur Faserherstellung verwendet werden (Extrudieren, Mikrofluid-Verarbeitung oder Elektrospinning), Systemen in der Natur. Der Beweis für die Bildung von Hydrogelfasern wird mittels spezieller Methoden der polarisierten und depolarisierten dynamischen Lichtstreuung erbracht. Im zweiten Konzept werden durch Elektronenbestrahlung und Pyrolyse von 3',4',5',6'-Tetraphenyl-[1,1':2',1''-terphenyl]-4,4''-dithiol homogene Kohlenstoffmembranen mit Poren erzeugt, die Anwendung in der Filtration finden können und im dritten Konzept wird die Selbstorganisation von einem ortho-verknüpften HPB-Trimer an der Flüssig/Fest-Grenzfläche untersucht. Auf diese Weise werden hochgeordnete lamellare Strukturen erhalten. In allen drei Konzepten sind die Geometrie und die Größe der Moleküle die entscheidenden Parameter zur Erzeugung definierter Strukturen.

Conducting polymer-carbon black nanocomposite sensor for volatile organic compounds and correlating sensor response by molecular dynamics

Volatile organic compounds (VOCs) are present in our every day used products such as plastics, cosmetics, air fresheners, paint, etc. The determination of amount of VOC present in atmosphere can be carried out via various sensors. In this work a nanocomposite of a novel thiophene based conducting polymer and carbon black is used as a volatile organic compound sensor. The fabricated 2 lead chemiresistor sensor was tested for vapours of toluene, acetone, cylcohexane, and carbon tetrachloride. The sensor responds to all the vapours, however, exhibit maximum response to toluene vapours. The sensor was evaluated for various concentrations of toluene. The lower limit of detection of the sensor is 15 +/- 10 ppm. The study of the effect of humidity on senor response to toluene showed that the response decreases at higher humidity conditions. The surface morphology of the nanocomposite was characterized by scanning electron microscopy. Diffuse reflectance spectroscopy was used to investigate the absorption of vapours by the nanocomposite film. Contact angle measurements were used to present the effect of water vapour on the toluene response of nanocomposite film. Solubility parameter of the conducting polymer is predicted by molecular dynamics. The sensing behaviour of the conducting polymer is correlated with solubility parameter of the polymer. Dispersion interaction of conducting polymer with toluene is believed to be the reason for the selective response towards toluene. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Investigation of selective sensing of a diamine for aldehyde by experimental and simulation studies

An organic molecule-o-phenylene diamine (OPD)-is selected as an aldehyde sensing material. It is studied for selectivity to aldehyde vapours both by experiment and simulation. A chemiresistor based sensor for detection of aldehyde vapours is fabricated. An o-phenylene diamine-carbon black composite is used as the sensing element. The amine groups in the OPD would interact with the carbonyl groups of the aldehydes. The selectivity and cross-sensitivity of the OPD-CB sensor to VOCs aldehyde, ketone and alcohol-are studied. The sensor shows good response to aldehydes compared to other VOCs. The higher response for aldehydes is attributed to the interaction of the carbonyl oxygen of aldehydes with-NH2 groups of OPD. The surface morphology of the sensing element is studied by scanning electron microscopy. The OPD-CB sensor is responsive to 10 ppm of formaldehyde. The interaction of the VOCs with the OPD-CB nanocomposite is investigated by molecular dynamics studies. The interaction energies of the analyte with the OPD-CB nanocomposite were calculated. It is observed that the interaction energies for aldehydes are higher than those for other analytes. Thus the OPD-CB sensor shows selectivity to aldehydes. The simulated radial distribution function is calculated for the O-H pair of analyte and OPD which further supports the finding that the amine groups are involved in the interaction. These results suggest that it is important and easy to identify appropriate sensing materials based on the understanding of analyte interaction properties.

A NOVEL ODOR SENSOR COATED WITH A LIPID-MEMBRANE

In this paper, an interdigital electrode lipid film odour sensor (ILOS) is designed, fabricated and tested. It is made from a microfabricated chemiresistor coated with a synthetic multibilayer film. Nine odorants in gas phase at room temperature have been detected using the odour sensor. For most of the odorants, the relation between the response of the ILOS and odorant concentration obeys Stevens' power law, and there is a good correlation between the minimum odorant concentrations that give rise to a change of the sensor's conductance and human olfactory thresholds.

Selbstorganisierte Projektgruppen von Studierenden. Neue Wege bei der Kompetenzentwicklung an Hochschulen

In diesem Beitrag weisen wir auf die Bedeutung hin, die selbstorganisierte Projektgruppen von Studierenden für das (Aus-)Bildungsziel der überfachlichen Kompetenzentwicklung haben können. Nach einem kurzen Überblick über den aktuellen Stand der Förderung überfachlicher Kompetenzen an Hochschulen stellen wir am Beispiel des Augsburger „Begleitstudiums Problemlösekompetenz“ einen Ansatz zur Kompetenzentwicklung vor, der auf der Partizipation in studentischen Praxisgemeinschaften beruht. Wir erläutern vor diesem Hintergrund, wie sich selbstorganisierte Projektgruppen von Studierenden von anderen Gruppenformen im Rahmen von Lehrveranstaltungen unterscheiden, und machen anhand eines Beispiels deutlich, welchen Mehrwert diese Praxisgemeinschaften gegenüber anderen Ansätzen zur überfachlichen Kompetenzförderung an Hochschulen haben. (DIPF/ Orig.)

Arbeits- und Lerntechniken - wie man sich perfekt organisiert

In der Schule unterrichtet man Einzelfächer wie Mathematik, Deutsch, Englisch, Physik, Kunst. Kein Fachlehrer fühlt sich für das übergreifende Thema "Lernen" zuständig. Die Naturtalente unter den Schülern können es eh - das Lernen. Die anderen wursteln sich durch, mit mehr Anstrengung als nötig wäre - oder sie scheitern. Für das Studium genügt Wursteln nicht, man braucht effiziente Arbeits- und Lerntechniken. Diese Ausarbeitung hilft bei der Selbstorganisation des Studiums.

Studieren lernen - Arbeits- und Lerntechniken, Prüfungen und Studienarbeit

Viele Studienanfänger haben in der Schule wissenschaftliches Arbeiten nicht gelernt (Kunz, 1986). In der Schule unterrichtet man zwar Einzelfächer wie Mathematik, Deutsch, Englisch, Physik oder Kunst. Kaum ein Fachlehrer fühlt sich jedoch für das übergreifende Thema „Lernen lernen“ zuständig. Die Naturtalente unter den Schülern können lernen. Die anderen wursteln sich durch, mit mehr Anstrengung als nötig wäre – oder sie scheitern. Für das Studium genügt Durchwursteln nicht, man braucht effiziente Lese- und Lerntechniken. Dieses Buch hilft bei der Selbstorganisation des Studiums und bei der Bewältigung des Lernstoffs. Als Studierender profitiert man, weil man dasselbe Ziel mit weniger Aufwand erreicht oder man mit demselben Aufwand mehr erreicht. Als Lehrender profitiert man, weil gut organisierte Studierende besser und schneller lernen. Das Studium ist eine eigenständige Lebensphase, es ist keine bloße Weiterführung der Schullaufbahn, ebenso wenig ist das Studium lediglich eine Vorbereitung auf das spätere Berufsleben. Studere (lateinisch) bedeutet „sich ernsthaft um etwas bemühen“. Studieren ist nicht passives Aufnehmen, sondern aktives Gestalten (Spoun & Domnik, 2004), und das in erheblich größerem Umfang als es die Schule erfordert. Das Studium bietet mehr Freiräume als die Schule und erfordert daher mehr Selbstdisziplin und die Fähigkeit zur Selbststrukturierung der Lernprozesse sowie mehr Eigeninitiative (Streblow & Schiefele, 2006). Lernen ist Arbeit. Ohne Mühe und Anstrengung geht es daher nicht. Mit falschen Lerntechniken führt aber auch Anstrengung nicht ans Ziel (Metzig & Schuster, 2006). Man benötigt für Erfolg in Prüfungen beides: Anstrengungsbereitschaft und gute Lerntechniken. Zudem muss man nicht nur den Lernstoff beherrschen, sondern auch die Prüfungen bestehen. Deshalb werden Prüfungen in einem eigenen Kapitel behandelt. Dabei wird auf schriftliche und mündliche Prüfungsleistungen eingegangen. Im Abschnitt zur mündlichen Prüfung werden vor allem Hinweise zu Antworttechniken und Gesprächsführung sowie Tipps zum Umgang mit Nervosität und Stress vor und in der Prüfung gegeben. Die Hinweise zur Erstellung von Studienarbeiten helfen bei der ersten eigenen Arbeiten, von der Themenwahl über die Recherche bis hin zu Gliederung und formalen Vorschriften. Des Weiteren werden Klausurprüfungen behandelt, von der Vorbereitung bis zu vermeidbaren Fehlern. Dazu gibt es bisher nur wenig einschlägige Literatur. Die Hinweise in Kapitel 4 gehen deshalb zu einem Großteil auf Gespräche mit anderen Dozenten der FH Bund zurück. Sie berücksichtigen zum Teil die spezifischen Bedingungen dieser Fachhochschule, sind zum größeren Teil aber allgemein auf alle Hochschulen anwendbar. Insgesamt ist dieses Buch ein Leitfaden, der hilft, die Anforderungen an Hochschulen zu bewältigen und das Studium erfolgreich zu meistern.

Studieren lernen : Arbeits- und Lerntechniken, Prüfungen und Studienarbeiten

Viele Studienanfänger haben in der Schule wissenschaftliches Arbeiten nicht gelernt (Kunz, 1986). In der Schule unterrichtet man Einzelfächer wie Mathematik, Deutsch, Englisch, Physik oder Kunst. Kaum ein Fachlehrer fühlt sich jedoch für das übergreifende Thema „Lernen lernen“ zuständig. Die Naturtalente unter den Schülern können lernen. Die anderen wursteln sich durch, mit mehr Anstrengung als nötig wäre – oder sie scheitern. Für das Studium genügt Durchwursteln nicht, man braucht effiziente Arbeits- und Lerntechniken. Dieses Buch hilft bei der Selbstorganisation des Studiums und bei der Bewältigung des Lernstoffs. Als Studierender profitiert man, weil man dasselbe Ziel mit weniger Aufwand erreicht oder man mit demselben Aufwand mehr erreicht. Als Lehrender profitiert man, weil gut organisierte Studierende besser und schneller lernen. Das Studium ist eine eigenständige Lebensphase, ist keine bloße Weiterführung der Schullaufbahn. Ebenso wenig ist das Studium lediglich eine Vorbereitung auf das spätere Berufsleben. Studere (lateinisch) bedeutet „sich ernsthaft um etwas bemühen“. Studieren ist nicht passives Aufnehmen, sondern aktives Gestalten und Arbeiten (Spoun & Domnik, 2004), und das in erheblich größerem Umfang als es die Schule erfordert. Das Studium bietet mehr Freiräume als die Schule und erfordert deshalb mehr Selbstdisziplin und die Fähigkeit zur Selbststrukturierung der Lernprozesse sowie mehr Eigeninitiative (Streblow & Schiefele, 2006). Aus diesem Grund fällt vielen Studierenden das Umsteigen von der Schule oder aus dem erlernten Beruf heraus in ein Studium zunächst schwer. Lernen ist Arbeit. Ohne eigene Anstrengung geht es daher nicht. Mit falschen Lerntechniken führt aber auch Anstrengung nicht ans Ziel (Metzig & Schuster, 2006). Man benötigt für den Studienerfolg beides: Anstrengung und Lerntechniken Man muss nicht nur den Lernstoff beherrschen, sondern auch Prüfungen bestehen. In Kapitel 4 wird auf schriftliche und mündliche Prüfungsleistungen sowie auf Studienarbeiten eingegangen. Schriftliche Prüfungen werden ausführlich behandelt, von der Vorbereitung bis zu vermeidbaren Fehlern. Hierzu gibt es bisher nur wenige konkrete Hinweise in der einschlägigen Literatur. Die Ausführungen gehen deshalb zu einem Großteil auf Gespräche mit Dozentenkollegen zurück. Sie berücksichtigen zum Teil die spezifischen Bedingungen der FH Bund, sind zum größeren Teil aber allgemein auf alle Hochschulen anwendbar. Im Abschnitt zu mündlichen Prüfungen werden Hinweise zu Antworttechniken und Gesprächsführung sowie Tipps zum Umgang mit Nervosität und Stress vor und in der Prüfung gegeben. Die Hinweise zur Erstellung von Studienarbeiten helfen bei den ersten eigenen Arbeiten, von der Themenwahl über die Recherche bis hin zu Gliederung und zu formalen Vorschriften.

Spontane Strukturbildung in Mehrschichtsystemen unter Verwendung Molekularer Gläser

Den Schwerpunkt dieser Dissertation bildet zum einen die Entwicklung eines theoretischen Modells zur Beschreibung des Strukturbildungsprozesses in organisch/anorganischen Doppelschichtsystemen und zum anderen die Untersuchung der Übertragbarkeit dieser theoretisch gewonnenen Ergebnisse auf reale Systeme. Hierzu dienen systematische experimentelle Untersuchungen dieses Phänomens an einem Testsystem. Der Bereich der selbstorganisierenden Systeme ist von hohem wissenschaftlichen Interesse, erlaubt er doch die Realisierung von Strukturen, die nicht den Begrenzungen heutiger Techniken unterliegen, wie etwa der Beugung bei lithographischen Verfahren. Darüber hinaus liefert ein vertieftes Verständnis des Strukturbildungsprozesses auch eine Möglichkeit, im Falle entsprechender technischer Anwendungen Instabilitäten innerhalb der Schichtsysteme zu verhindern und somit einer Degradation der Bauteile entgegenzuwirken. Im theoretischen Teil der Arbeit konnte ein Modell im Rahmen der klassischen Elastizitätstheorie entwickelt werden, mit dessen Hilfe sich die Entstehung der Strukturen in Doppelschichtsystemen verstehen läßt. Der hier gefundene funktionale Zusammenhang zwischen der Periode der Strukturen und dem Verhältnis der Schichtdicken von organischer und anorganischer Schicht, wird durch die experimentellen Ergebnisse sehr gut bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, daß es technologisch möglich ist, über die Vorgabe der Schichtdicke in einem Materialsystem die Periodizität der entstehenden Strukturen vorzugeben. Darüber hinaus liefert das vorgestellte Modell eine Stabilitätsbedingung für die Schichtsysteme, die es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt die dominierende Mode zu identifizieren. Ein Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen dieser Arbeit liegt auf der Strukturbildung innerhalb der Schichtsysteme. Das Testsystem wurde durch Aufbringen einer organischen Schicht - eines sog. Molekularen Glases - auf ein Glassubstrat realisiert, als Deckschicht diente eine Siliziumnitrid-Schicht. Es wurden Proben mit variierenden Schichtdicken kontrolliert erwärmt. Sobald die Temperatur des Schichtsystems in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur des jeweiligen organischen Materials lag, fand spontan eine Strukturbildung auf Grund einer Spannungsrelaxation statt. Es ließen sich durch die Wahl einer entsprechenden Heizquelle unterschiedliche Strukturen realisieren. Bei Verwendung eines gepulsten Lasers, also einer kreisförmigen Wärmequelle, ordneten sich die Strukturen konzentrisch an, wohingegen sich ihre Ausrichtung bei Verwendung einer flächenhaften Heizplatte statistisch verteilte. Auffällig bei allen Strukturen war eine starke Modulation der Oberfläche. Ferner konnte in der Arbeit gezeigt werden, daß sich durch eine gezielte Veränderung der Spannungsverteilung innerhalb der Schichtsysteme die Ausrichtung der Strukturen (gezielt) manipulieren ließen. Unabhängig davon erlaubte die Variation der Schichtdicken die Realisierung von Strukturen mit einer Periodizität im Bereich von einigen µm bis hinunter zu etwa 200 nm. Die Kontrolle über die Ausrichtung und die Periodizität ist Grundvoraussetzung für eine zukünftige technologische Nutzung des Effektes zur kontrollierten Herstellung von Mikro- bzw. Nanostrukturen. Darüber hinaus konnte ein zunächst von der Strukturbildung unabhängiges Konzept eines aktiven Sensors für die optische Raster-Nahfeld-Mikroskopie vorgestellt werden, das das oben beschriebene System, bestehend aus einem fluoreszierenden Molekularen Glas und einer Siliziumnitrid-Deckschicht, verwendet. Erste theoretische und experimentelle Ergebnisse zeigen das technologische Potential dieses Sensortyps.