Sensoren und Aktoren

Auf Basis von Gelen mit chemisch induzierten Phasenübergängen, die auch chemo-mechanische Systeme genannt werden (Systeme, die chemische Energie in mechanische Arbeit umwandeln können), konnten u.a. chemisch schaltbare Ventile zur Kontrolle eines Flüssigkeitsflusses sowie verschiedene Sensoren entwickelt werden. Die Entwicklung von photovernetzbaren Hydrogelen macht das Ventilprinzip integrierbar in die Mikrosystemtechnik, so dass Ventile mit µm-Dimensionen hergestellt werden können. Bislang konnten eine Reihe von Temperatur- und/oder pH-Wert-, Lösungsmittel- und Schwermetallionen-sensitiven Gelen hergestellt und charakterisiert werden. Um Hydrogele mit verbesserten sensitiven Eigenschaften herzustellen, werden Polymere mit besonderen Strukturen (z.B. Block- und Pfropfcopolymere) synthetisiert. Weiterhin wird die Applikation dieser Gele in anderen Gebieten (z.B. in der Biotechnologie) angestrebt.
Eine neue Entwicklung zielt auf die Erforschung von Sensoren, die auf supramolekularen Wirt/Gast-Strukturen inkorporiert in (Hydro-)Gelen basieren, ab. Als interessante und relevante Analyten wurden spezielle Biomarker (LPA), Doping-Substanzen und Fungizide ausgemacht. (Hydro-)Gele sind als aktive Materialien seit einigen Jahren etabliert. Die Volumenänderungen bei Reaktion auf einen Stimulus kann mit Hilfe eines Transducers sehr gut zur Generierung eines Sensorsignals genutzt werden. Die Inkorporation von geeigneten Wirt/Gast-Strukturen ermöglicht es, eine hohe Selektivität in Bezug auf die untersuchten Analyten zu erzielen.

 
Ausgewählte Publikationen:

Dually Cross-linked Supramolecular Hydrogel for Cancer Biomarker Sensing
J. Li, C. Ji, B. Lv, M. Rodin, J. Paradies, M. Yin, D. Kuckling
ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 36873-36881.

Dually Cross‐Linked Supramolecular Hydrogel as Surface Plasmon Resonance Sensor for Small Molecule Detection
J. Li, C. Ji, X. Yu, M. Yin, D. Kuckling,
Macrom. Rapid Commun. 2019, 40, 1900189.