@phdthesis{Rettenmaier2002,
  author    = {Rettenmaier, J{\"u}rgen},
  title     = {Synthese von TiO2-Nanopartikeln und Carbazol-Farbstoffderivaten f{\"u}r optische Anwendungen in anorganisch-organischen Hybridpolymeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2937},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Die Arbeit hatte das Ziel, Beitr{\"a}ge zur Synthese photorefraktiver Nanokomposite durch die geschickte Kombination spezieller organischer Farbstoffe mit elektronenleitenden, anorganischen Nanopartikeln oder mit lochleitenden Carbazol-Derivaten in hybriden Polymeren zu leisten. Dabei wurden grundlegende Erkenntnisse auf folgenden Gebieten erzielt: > TiO2-Nanopartikel als anorganische Elektronenleiter > Carbazol-Derivate als organische Lochleiter > Metallkomplex-Farbstoffe als Photosensibilisatoren > Optisch nichtlineare Chromophore > Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in hybriden Materialien > Photoleitung > Optische Nichtlinearit{\"a}t},
  subject      = {Photorefraktiver Effekt},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bockmeyer2007,
  author    = {Bockmeyer, Matthias},
  title     = {Structure and Densification of Thin Films Prepared From Soluble Precursor Powders by Sol-Gel Processing},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-24577},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {The main focus of this work was to get a deeper understanding of the relationship between the structure of sol-gel films, their densification and their macroscopic cracking. First of all titania was chosen as model system. Therefore a synthesis route starting from the preparation of long-term stable amorphous redissoluble precursor powders based on acetylacetone as chelate ligand was utilized. The solubility and stability of the powders in various solvents can be determined by chemical synthesis and technological parameters. When dissolved in a solvent mixture of ethanol and 1,5-pentanediol, thin films can be easily prepared by dip-coating technique. Thereby the quality of the titania films enormously depends on the calcinations temperature and the solvent mixture is used. In order to investigate the influence of different solvents and solvent mixtures on the microstructure and densification of the precursors, the coating solutions were stripped off (sol powder) and analyzed as function of annealing temperature. It was pointed out that a high densification rate caused by the addition of 1,5-pentanediol, results in dense microstructure with trapped residual carbon. These impurities can retard the phase transformation of anatase to rutile. The analysis of so-called "film powders" scraped off multiple dip-coated substrates provides valuable information on the effect of air moisture and unidirectional densification during drying and aging on the structure of thin films. The high surface-to-volume ratio and access to air moisture determine the chemical composition of the as-prepared film, which controls shrinkage, crystallization and defect structure of the coatings. Further it was shown, that drying as a thin film results in the formation of closed pores and much denser microstructure than the respective sol powder. Without the addition of 1,5-pentanediol all -OEt moieties undergo hydrolysis reactions, which causes the formation of a rigid network. The presence of 1,5-pentanediol retards this hydrolysis reactions and provides some network plasticity. Generally the microstructure of thin films is comparatively close to the microstructure of the film powders. The addition of 1,5-pentandiol prevents hydrolysis and condensation reactions as like in the film powders. However even at 700 °C, thin films never transform to rutile, which was attributed to the tensile stresses in thin films. In thin films and in film powders as well a comparable amount of closed pores are formed during annealing. Further it was shown that most of the thin sol-gel films investigated form a dense crust on their tops during annealing. This explains why crack free films exhibit only closed pores. However, when cracks appear during thin film shrinkage in the coating, this crust is burst, which generates open porosity. The defect density in the coatings was determined by an automated analysis of surface images. The crack formation and quantity can be directly referred to tensile stresses in the coatings, which arise from hydrolysis and condensation during thin film drying and aging. Therefore when 1,5-pentanediol is added to the sol, thin film cracking was avoided, because hydrolysis and condensation reactions are retarded, which preserves a higher network flexibility. Furthermore the crack formation was significantly influenced by the atmospheric humidity that was used during the coating process, which was explained by different drying and condensation rates. Under certain chemical starting conditions water soluble precursor powders can be also obtained. In general the observations made with the water based coating solutions are mostly in agreement with the former results based on ethanol based coating solutions. For example the high surface-to-volume ratio of film powders compared to sol powders also significantly enhances film drying and densification. The addition of 1,5-pentanediol also clearly contributes to their densification behavior and phase evolution. As seen before in the case of ethanol based coatings, 1,5-pentanediol enhances the stability towards hydrolysis and condensation reactions and preserves some network plasticity. Therefore coatings prepared without the addition of 1,5-pentanediol already form cracks during film drying and aging because of tensile stresses. Thus, the addition of 1,5-pentanediol results in a reduction/prevention of crack formation. Nevertheless some differences were observed, i.e. the critical single coating film thickness of ethanol based coatings is nearly twice that of water based coatings. This was explained by the different surface tensions of the basis solvents, which during thin film drying causes significantly higher capillary forces and tensile stresses in water based coatings. When acetylacetone is replaced by triethanolamine as chelating ligand for titanium also re-dissolvable precursor powders can be synthesized. The film powders combine a high hydrolytic stability of the precursor with sufficient intermediate network flexibility. The different type of organics changes the drying and densification behavior: i.e. in contrast to film powders obtained from acetylacetone based precursor powders the structure of triethanolamine based film powders is unaffected by the thin film drying process. This high hydrolytic stability and plasticity of this precursor allows the preparation of defect free coatings up to single film thickness of 300 nm. However triethanolamine based thin films present at intermediary annealing temperatures a distinctively different microstructure compared to acetylacetone based films. The general validity of the conclusions was proved on the basis of zirconia coatings that were also prepared by the use of re-dissolvable precursor powders. In principle all conclusions concerning the interconnection of precursor chemistry, film formation, densification and structure were transferable to the respective zirconia coatings. Differences mainly arise only from differential material properties i.e. bulk density. Finally, it has been pointed out that the findings obtained on the densification behavior of thinsol-gel films are also a valuable tool for improved explanations of other important scientific questions concerning sol-gel films, i.e. scratch resistance of sol-gel coatings, fiber -bridging and - degradation of sol-gel coated fibers.},
  subject      = {Sol-Gel-Verfahren},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Strohm2005,
  author    = {Strohm, Holger},
  title     = {Fl{\"u}ssigphasenabscheidung von Titandioxid auf Polymerlatex-Templaten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15767},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Es wurde der Einfluss einer Substratfunktionalisierung auf die Fl{\"u}ssigphasenabscheidung von TiO2 auf dispersen Polymerlatexpartikeln in w{\"a}ssriger L{\"o}sung untersucht. Als Partikelsubstrate wurden zwei verschiedene Polystyrol-Latizes verwendet: Ein Latex mit einer geringen negativen Oberfl{\"a}chenladungsdichte (PS-Latex) und ein carboxylatfunktionalisierter Latex (PSC-Latex) mit einer hohen Dichte oberfl{\"a}chengebundener Ladungen. Durch die Adsorption von Polyelektrolyten aus w{\"a}ssriger L{\"o}sung konnte eine systematische Variation der Oberfl{\"a}chenfunktionalisierung erreicht werden. Dazu war bereits die Adsorption eines einzelnen kationischen Layers bzw. eines Polyelektrolytionenkomplexes durch die sequentielle Adsorption eines kationischen und eines anionischen Polyelektrolyten ausreichend, um eine effektive Kontrolle der TiO2-Abscheidung erzielen. Die Adsorption der kationischen Polymere PDADMAC und PAH sowie der anionischen Polymere PAA und PSS wurde mittels Zetapotentialmessungen untersucht. Bei der Adsorption von PDADMAC bzw. PAH auf dem schwach negativ geladenen PS-Latex konnte die in der Literatur beschriebene {\"U}berkompensation der Oberfl{\"a}chenladung, die einen Vorzeichenwechsel des Zetapotentials zur Folge hat, nicht beobachtet werden. Ebenso f{\"u}hrte die zus{\"a}tzliche Adsorption von PAA nicht zu einer signifikanten {\"A}nderung des Zetapotentials. Dagegen war die Adsorption von PSS durch ein deutlich negatives Zetapotential nachweisbar. Die erfolgreiche Adsorption von PDADMAC und PAH auf den unfunktionalisierten PS-Partikeln konnte mit Hilfe des Fluoreszenzmarkers 4-PSA direkt nachgewiesen werden. Die Adsorption der Polyelektrolyte auf dem Carboxylatlatex war durch deutliche Verschiebungen im pH-Profil des Zetapotentials nachweisbar. Mit der Adsorption entgegengesetzt geladener Polyelektrolyte konnte eine Umladung der Partikel erreicht werden, die allerdings nur in begrenzten pH-Bereichen zu beobachten war. Voraussetzung f{\"u}r die Abscheidung geschlossener TiO2-Schichten auf den jeweiligen Latexpartikeln war eine geeignete Oberfl{\"a}chenmodifikation. Die TiO2-Abscheidung auf dem PS-Latex war stark von der Art der Polyelektrolytlayer und dem pH-Wert der LPD-L{\"o}sung abh{\"a}ngig. Durch die Adsorption von PDADMAC bzw. PAH wurde eine deutliche Erh{\"o}hung der Keimdichte auf der Oberfl{\"a}che erreicht. Die zus{\"a}tzliche Adsorption von PAA war notwendig, um geschlossene Schichten zu erhalten. Auf PSC-Partikeln wurde mit allen untersuchten Polyelektrolytmodifikationen die Abscheidung dicht geschlossene Schichten erreicht, so dass eine Beteiligung der oberfl{\"a}chengebundenen Carboxylatgruppen an der Schichtbildung nahe liegt. Dabei war die Morphologie der LPD-Schichten weitgehend unabh{\"a}ngig vom Zetapotential der Latexpartikel und es konnte kein einfacher Zusammenhang zwischen der Oberfl{\"a}chenladung des Substrats und der TiO2-Abscheidung herausgearbeitet werden. Es wurden deutliche Unterschiede in den TiO2-Abscheidungsraten auf den verschiedenen Polyelektrolytlayern gefunden. Die Abscheidung von glatten, gleichm{\"a}ßigen Schichten erfolgte dabei deutlich langsamer als die Bildung ungleichm{\"a}ßiger Schichten. Glatte Schichten wiesen in zu Beginn der Abscheidung eine hohe Keimdichte auf. Schichten mit ungleichm{\"a}ßiger Dicke entstanden durch schnelles, inselartiges Wachstum der Schicht ausgehend von einer niedrigen Keimdichte. Auf der Grundlage der Unterschiede in den Wachstumsgeschwindigkeiten der Schichten und dem Auftreten von homogenen Pr{\"a}zipitaten wurde ein Abscheidungsmechanismus durch Aggregation kolloidaler TiO2-Partikel aus homogener Nukleation in der L{\"o}sung diskutiert. Durch die Selbstorganisation einer Monolage von polyelektrolytfunktionalisierten Latexpartikeln an der Phasengrenze einer Octanolemulsion in Wasser konnten sph{\"a}rische Template mit einer geordneten Oberfl{\"a}chenstruktur f{\"u}r die Mineralisation von Hohlkapseln erzeugt werden. Durch die TiO2-Abscheidung auf den Latexpartikeln und in den Zwickeln der Monolage wurden Kompositkapseln in einem Gr{\"o}ßenbereich von 50-150 µm mit einer hierarchisch strukturierten Oberfl{\"a}che erhalten. Durch Aufl{\"o}sen des Polymertemplats in Toluol und Kalzinieren der Kompositkapseln wurden Hohlkugeln aus einem por{\"o}sen anorganische Ger{\"u}st erzeugt. Die Mikrostruktur der auf den selbstorganisierten Templaten abgeschiedenen TiO2-Schicht in Abh{\"a}ngigkeit von der Kalzinierungstemperatur wurde durch Stickstoffsorptionsmessungen sowie R{\"o}ntgendiffraktometrie charakterisiert und die photokatalytische Aktivit{\"a}t der getemperten Kapseln wurde anhand des UV-induzierten Abbaus von Dichloressigs{\"a}ure untersucht.},
  subject      = {Fl{\"u}ssiger Zustand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Seidenspinner2020,
  author    = {Seidenspinner, Amelie Maria},
  title     = {Entwicklung einer biofunktionalen Beschichtung f{\"u}r mit Silber dotierte Titandioxid-Nanopartikel},
  doi       = {10.25972/OPUS-20510},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205100},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es, eine erfolgreiche Beschichtung der verschiedenen TiO2 Nanopartikel mit aufsteigendem Silberanteil herzustellen, um eine ausgepr{\"a}gte Stabilisierung und Biokompatibilit{\"a}t der Partikel zu erreichen. Anschließend wurde ihre Wirkung gegen{\"u}ber gesunden Zellen und Tumorzellen anhand von Zellversuchen untersucht. Zun{\"a}chst mussten die TiO2 Aggregate nach ihrer Redispergierung in Wasser, Toluol oder Tris Base gespalten werden, damit anschließend eine kontrollierte Beschichtung einzelner Nanopartikel durchgef{\"u}hrt werden konnte. Der Einfluss von Ultraschall in Form einer zweimin{\"u}tigen Ultraschalltipbehandlung lieferte hierbei die niedrigsten Partikelgr{\"o}ßen in der DLS-Messung. Die Beschichtungen wurden mit APTES, Dopamin und PEG-SH unter Einfluss von unterschiedlichen Ultraschalltipzeiten, Konzentrationen, Temperaturen, pH-Werten, Salzen sowie verschiedenen Magnetr{\"u}hrtechniken und Waschprozessen entwickelt. Durch die Charakterisierungsmethoden via dynamischer Lichtstreuung, Zetapotentialmessung, Infrarotspektroskopie, REM und STEM wurde jede Beschichtung analysiert und auf diese Weise ihre optimale Herstellungsmethode erarbeitet. Schlussendlich wurde der Einfluss unbeschichteter sowie mit APTES, PDA und PEG-SH beschichteter TiO2 Nanopartikel mit steigendem Silberanteil anhand gesunder Zellen und Tumorzellen in vitro untersucht. Die Zellen wurden f{\"u}r 24 h mit den Partikeln inkubiert und anschließend mittels Durchflusszytometrie charakterisiert. Generell wurde nur eine geringf{\"u}gige Auswirkung der Partikel auf die Zellen beobachtet. Die in der Literatur beworbene Aussage, dass silberdotierte TiO2 in der Lage sind, entartete Zellen zu t{\"o}ten, w{\"a}hrend gesunde Zellen ausgespart werden, konnte nicht best{\"a}tigt werden. Dennoch besaßen einige Faktoren einen Einfluss auf die Vitalit{\"a}t und Zellzahl. So spielte der steigende Silberanteil bei den Zellen eine Rolle, die einen Effekt auf die TiO2 Nanopartikel zeigten. Mit steigendem Ag-Anteil sanken Zellzahl und Vitalit{\"a}t st{\"a}rker. Auch eine ansteigende Konzentration der beschichteten Partikel wirkte sich positiv auf das Absinken der Zellzahl aus. Besonders die adh{\"a}rent wachsende Tumorzelllinie Panc02 zeigte sich sensibel gegen{\"u}ber den beschichteten und unbeschichteten Partikeln. Die Beschichtung, welche die gr{\"o}ßte Auswirkung auf die Zellzahl- und Vitalit{\"a}tsminderung der Zellen hatte, war eindeutig die PDA-Beschichtung.},
  subject      = {Titandioxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mallak2006,
  author    = {Mallak, Matthias},
  title     = {Beschichtung planarer Substrate durch Fl{\"u}ssigphasenabscheidung von Titandioxid},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25008},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Es wurden planare Substrate mittels Fl{\"u}ssigphasenabscheidung mit Titandioxid beschichtet. Durch Absorption von Polyelektrolyten konnte die chemische Beschaffenheit der Substratoberfl{\"a}che so ver{\"a}ndert werden, daß die verwendbaren Substratmaterialien zur Beschichtung mit dem LPD-Verfahren um Glas, Polycarbonat, PET und Polyethylen erweitert wurden. Bedeutung kommt besonders der LPD-Beschichtung auf Borosilicatglas zu, da damit erstmalig ein Vergleich zwischen TiO2-Schichten aus der Fl{\"u}ssigphasenabscheidung und Schichten, die mittels Sol-Gel-Verfahren gewonnen wurden, m{\"o}glich wurde. Der systematische Vergleich zwischen den Schichten der beiden Beschichtungsverfahren, ergab, daß Sol-Gel-Beschichtungen eine thermische Nachbehandlung mit Temperaturen gr{\"o}ßer 400°C ben{\"o}tigen, um ihre optimalen optischen und mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Dabei tritt zwar eine starke Schrumpfung durch die Pyrolyse organischer Reste und Kristallisation auf. Jedoch f{\"u}hrt diese Schrumpfung zu keiner Rißbildung oder Delaminierung. Im Gegenteil, die Ausbildung eines anorganischen Netzwerkes f{\"u}hrt zum Aush{\"a}rten der Schicht. Die bei h{\"o}heren Temperaturen auftretende Kristallisation erm{\"o}glicht einen h{\"o}heren Brechungsindex der Schicht bei gleichbleibend sehr guter Transparenz. Die bereits teilkristallin abgeschiedenen TiO2-Filme aus dem LPD-Verfahren schrumpfen zwar weit weniger stark als die Sol-Gel-Schichten, durch eine schlechte Haftung auf der Glasoberfl{\"a}che verbreitern sich jedoch bereits vorhandene schmale Risse. Die Pyrolyse des Polyelektrolytlayers f{\"u}hrt zum Verlust der haftvermittelnden Schicht und damit zu einem drastischen R{\"u}ckgang der Schichthaftung und daraus bedingend der Bleistifth{\"a}rte. Die Rißbildung verursacht einen starken Anstieg der Schichttr{\"u}bung. Weiterhin verursacht die Rißverbreitung bei steigender Temperatur einen geringeren Brechzahlanstieg, als dies das LPD-Material erm{\"o}glichen w{\"u}rde. Durch diese Ergebnisse wird offensichtlich, daß f{\"u}r Substrate, die hohe Temperaturen erm{\"o}glichen, Sol-Gel-Beschichtungen dem LPD-Verfahren vorzuziehen ist. F{\"u}r thermisch nicht belastbare Substrate stellt die Fl{\"u}ssigphasenabscheidung jedoch ein sehr gutes Beschichtungsverfahren dar. Um bestm{\"o}gliche Ergebnisse mit dem LPD-Verfahren zu erzielen, kommt der Modifizierung der Substratoberfl{\"a}che eine entscheiden Bedeutung zu. Zur bereits bekannten Oberfl{\"a}chenmodifizierung durch {\"A}tzen mit Natriumperoxodisulfat (Hydroxylierung) wurde hierbei die zus{\"a}tzliche bzw. alleinige Funktionalisierung durch Adsorption eines Polyelektrolytbilayers untersucht. Durch die Verwendung eines Polyelektrolytbilayers konnte die Dichte an Kristallisationsstellen im Vergleich zum unbehandelten bzw. hydroxylierten Substrat erh{\"o}ht werden. Dies f{\"u}hrte im Einklang mit dem bekannten Schichtwachstummodell zu gleichm{\"a}ßigeren Beschichtungen. Der Einsatz des Polyelektrolytbilayers konnte in allen F{\"a}llen dazu genutzt werden, die Tr{\"u}bung der Schicht zu verringern. Dabei wurden Tr{\"u}bungswerte gr{\"o}ßer 50 \% meist auf Werte von ca. 20 \% und kleiner verbessert. Hohe Keimdichten bewirken dabei eine geringe Tr{\"u}bung. Jedoch konnte auch bei geringeren Keimdichten durch den Polyelektrolytbilayer geringe Tr{\"u}bungswerte erreicht werden. Bei der mechanischen Charakterisierung der TiO2-Schichten konnte festgestellt werden, daß bei den polymeren Substraten durch Hydroxylierung oder den Polyelektrolytbilayer die Schichthaftung verbessert werden. Eine Abh{\"a}ngigkeit der mechanischen Schichteigenschaften von der Substrath{\"a}rt konnte mit Ausnahme des sehr weichen Polyethylens nicht gefunden werden. Jedoch ist f{\"u}r eine hohe Bleistifth{\"a}rte eine gute Haftung n{\"o}tig. Abriebuntersuchungen mit einem Filzstempel (Crockmetertest) zeigten ein analoges Verhalten zum Bleistifth{\"a}rtetest. Um eventuell auftretende Nachteile der weichen Polymere ausgleichen zu k{\"o}nnen, wurden parallel Polystyrolsubstrate, beschichtet mit einer ORMOCER®-Hartschicht, untersucht. Dabei wurden sehr gute Ergebnisse in Hinblick auf Keimstellendichte, optische und mechanische Eigenschaften erzielt.},
  subject      = {Anorganische Beschichtung},
  language  = {de}
}