Untersuchung von Partikel-Wand-Wechselwirkungen mit evaneszenter Lichtstreuung

Abstract

In dieser Arbeit wurden verschiedenartige Wechselwirkungen eines kolloidalen Partikels mit einer Oberfläche untersucht. Die dazu verwendete Messmethode der 'total internal reflection microscopy' (TIRM) erlaubt es, die Wechselwirkungspotentiale zwischen einem sphärischen kolloidalen Partikel und einer ebenen Oberfläche mit einer Kraftauflösung im Bereich von 10fN zu bestimmen. Neben einer präzisen Messung von Doppellagenkräften, ist die Untersuchung von Verarmungskräften (depletion forces) das zentrale Thema dieser Arbeit. In dieser Arbeit wurden solche entropischen Kräfte, die von stäbchenförmigen und sphärischen kleinen Partikeln auf das Sondenpartikel ausgeübt wurden untersucht. In den Verarmungspotentialen für beide Partikelsorten könnten sowohl attraktive als auch repulsive Potentialbereiche nachgewiesen werden. Letztere resultieren aus Korrelationseffekten der kleinen Partikel untereinander. Für die stäbchenförmigen Partikel gelang es, ein rein entropisches Modellsystem zu präparieren. Die Messungen an diesem System zeigten ausgezeichnete quantitative Übereinstimmung mit der theoretisch vorhersagen Potentialform und konnten diese so erstmals experimentell verifizieren. Als Verbesserung der Messmethode wurde eine synchronisierte Zwei-Wellenlängen-Technik entwickelt, mit der es möglich ist, die Qualität des Sondenpartikels unmittelbar während der Messung zu überprüfen. Der erweiterten Versuchsaufbau erlaubte es erstmals fluoreszente TIRM -Sondenpartikel zu testen. Durch Detektion ihres des Fluoreszenzlichtes konnte ihr Streulicht vom Streuhintergrund entkoppelt werden. Letzterer ist z.B. auf mit Gold beschichteten Substraten ein bekanntes Problem. Mit der Fluoreszenztechnik konnten so erste systematische Messungen auf goldbeschichteten Substraten durchgeführt werden.