Das deutsche Team unter der Leitung von Dr. Christian Sternemann von der Fakultät Physik der Technischen Universität Dortmund und das französische Team von Prof. Aurélien Perera vom Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée (LPTMC), eine gemeinsame Forschungseinheit der Sorbonne Universität und des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS), haben an dem PPP/PHC-PROCOPE-Programm 2021 und 2022 teilgenommen. Der Titel ihres gemeinsamen Projektes lautete „Supramolekulare Ordnung in komplexen Flüssigkeiten: Experiment und Theorie“.

Ihr Forschungsprojekt im Rahmen des PPP/PHC-PROCOPE-Programmes

In ihrem Projekt nutzten die Forscher die Kombination von experimentellen Beobachtungen und deren theoretischer Beschreibung, um die supramolekulare Ordnung in komplexen Flüssigkeiten besser zu verstehen. Dazu verwendeten die deutschen Forscher*innen Methoden der Röntgenstreuung, während die französischen Forscher*innen ihre Kenntnisse über die statistische Theorie der Flüssigkeiten durch Molekulardynamik-Simulationen und Berechnungen des experimentellen Messsignals beitrugen. So konnten sie zusammen die über Wasserstoffbrückenbindungen induzierte supramolekulare Strukturbildung in Flüssigkeiten und Mischungen erforschen.

Die Forscher*innen haben dafür unterschiedliche Moleküle untersucht: lineare primäre Alkohole und ihre verzweigten Varianten, Mischungen von verschiedenen Octanolen mit Wasser in kleinen Konzentrationen sowie einige Amine. Durch die Verbindung von experimentellen Ergebnissen und Simulationen konnten die Prozesse erklärt werden, die der Selbstorganisation in der flüssigen Phase zugrunde liegen, insbesondere durch den Nachweis von Aggregaten von Alkoholmolekülen. Die Forscher*innen konnten zudem die komplexen Korrelationen nachvollziehen, die zum Auftreten von sogenannten Vorpeaks im Röntgenstreusignal führen und deren Analyse Rückschlüsse auf die Strukturbildung in der Flüssigkeit erlauben.

Die im Rahmen dieser Zusammenarbeit erzielten hervorragenden Ergebnisse wurden bereits in zwei Artikeln publiziert [1][2], zwei weitere Veröffentlichungen werden noch erarbeitet [3][4]. Diese Ergebnisse wurden auch während internationaler Symposien vorgestellt.

Im Rahmen dieser deutsch-französischen wissenschaftlichen Zusammenarbeit wurden zwei Doktorarbeiten verfasst: die Dissertation von Frau Dr. Jennifer Bolle, die 2021 in Dortmund verteidigt wurde, und die Dissertation von Herrn Ivo Jukic, deren Verteidigung für September 2023 geplant ist. Dies ist genau das Ziel des PROCOPE-Programmes: die Förderung der aktiven Beteiligung von Nachwuchsforscher*innen, vor allem Doktorand*innen und Post-Doktorand*innen.

Das PROCOPE-Programm unterstützt ferner die internationale Zusammenarbeit mit anderen europäischen oder internationalen Partnern. Das von Herrn Prof. Aurélien Perera und Herrn Dr. Christian Sternemann koordinierte Programm hat dieses Ziel erreicht: Ein großer Teil ihres Projektes wurde dank des kroatisch-französischen PHC-PROCOPE-Programmes COGITO in enger Zusammenarbeit mit Frau Dr. Martina Pozar, Mitarbeiterin der Abteilung für Physik an der Universität Split in Kroatien, durchgeführt.

Über das PPP/PHC-PROCOPE-Programm

Procope ist das deutsch-französische Programm des Projektbezogenen Personenaustauschs (PPP) und Teil der Hubert Curien-Partnerschaft (PHC). Es wird in Frankreich vom Ministerium für Europa und auswärtige Angelegenheiten (MEAE) und dem Ministerium für Hochschulen und Forschung (MESR) sowie in Deutschland vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) umgesetzt.

Ziel dieses Programms ist es, den wissenschaftlichen und technologischen Austausch zwischen deutschen und französischen Forschungslaboren durch die Förderung neuer Kooperationen und die Beteiligung von Nachwuchswissenschaftler*innen auf hohem Niveau zu verstärken. Die Ausschreibungen für dieses Programm werden in einem jährlichen Rhythmus veröffentlicht.

Weitere Informationen zum PHC-Procope-Programm sowie zu den weiteren Programmen zur Förderung der deutsch-französischen Wissenschaftskooperation finden Sie auf der Website der Wissenschaftsabteilung der Französischen Botschaft: https://www.wissenschaft-frankreich.de/bewerbungsaufruf-procope-2023/

Referenzen:

[1] On the X-ray scattering pre-peak of linear mono-ols and the related micro-structure

from computer simulations, Martina Požar, Jennifer Bolle, Christian Sternemann and Aurélien Perera

The Journal of Physical Chemistry B 124, 8358 (2020)

[2] Isomeric effects in structure formation and dielectric dynamics of different octanols, Jennifer Bolle, Peter Bierwirth, Martina Poz̆ar, Aurélien Perera, Michael Paulus, Christian Albers, Susanne Dogan, Mirko Elbers, Robin Sakrowski, Göran Surmeier, Roland Böhmer, Metin Tolan, and Christian Sternemann, Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 24211 (2021)

[3] Octanol-rich aqueous n-octanol mixtures: X-ray scattering and computer simulation studies, Martina Poz̆ar, Jennifer Bolle, Susanne Dogan-Surmeier, Eric Schneider, Michael Paulus, Christian Sternemann and Aurélien Perera

[4] Infuence of alkyl tail branching on hydroxyl group chain formation: a new paradigm for the coil-globule transition in the context of self-assembly in alcohol mixtures, Martina Poz̆ar, Jennifer Bolle, Christian Sternemann and Aurélien Perera