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Hydration and Solvent Exchange Induced Swelling and Deswelling of Homogeneous Poly(N-isopropylacrylamide) Microgel Thin Films.
Widmann, Tobias; Kreuzer, Lucas P; Hohn, Nuri; Bießmann, Lorenz; Wang, Kun; Rinner, Stephan; Moulin, Jean-François; Schmid, Andreas J; Hannappel, Yvonne; Wrede, Oliver; Kühnhammer, Matthias; Hellweg, Thomas; von Klitzing, Regine; Müller-Buschbaum, Peter.
Afiliación
  • Widmann T; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Kreuzer LP; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Hohn N; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Bießmann L; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Wang K; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Rinner S; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
  • Moulin JF; Helmholtz-Zentrum Geesthacht at Heinz Maier-Leibnitz Zentrum , Lichtenbergstraße 1 , 85747 Garching , Germany.
  • Schmid AJ; Fakultät für Chemie, Physikalische und Biophysikalische Chemie , Universität Bielefeld , Universitätsstraße 25 , 33615 Bielefeld , Germany.
  • Hannappel Y; Fakultät für Chemie, Physikalische und Biophysikalische Chemie , Universität Bielefeld , Universitätsstraße 25 , 33615 Bielefeld , Germany.
  • Wrede O; Fakultät für Chemie, Physikalische und Biophysikalische Chemie , Universität Bielefeld , Universitätsstraße 25 , 33615 Bielefeld , Germany.
  • Kühnhammer M; Festkörperphysik , Technische Universität Darmstadt , Hochschulstraße 8 , 64289 Darmstadt , Germany.
  • Hellweg T; Fakultät für Chemie, Physikalische und Biophysikalische Chemie , Universität Bielefeld , Universitätsstraße 25 , 33615 Bielefeld , Germany.
  • von Klitzing R; Festkörperphysik , Technische Universität Darmstadt , Hochschulstraße 8 , 64289 Darmstadt , Germany.
  • Müller-Buschbaum P; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik Department , Technische Universität München , James-Franck-Straße 1 , 85748 Garching , Germany.
Langmuir ; 35(49): 16341-16352, 2019 Dec 10.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-31714092
ABSTRACT
The investigation of the response kinetics of smart colloidal microgel films is crucial for their optimization to enable advanced applications. We study the classical thermoresponsive microgel model system N-isopropylacrylamide cross-linked with N,N'-methylenebisacrylamide. Without the typically used polyelectrolyte coating of the substrate, thin microgel films are prepared in a single spin-coating step. Atomic force microscopy measurements reveal an extremely dense packing, resulting in a homogeneous compact thin film of microgel particles. The hydration kinetics of these films in H2O and D2O atmospheres as well as the kinetics of the solvent exchange between both water species are investigated with in situ time-of-flight neutron reflectometry (TOF-NR) and in situ Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. With accounting for a nonconstant humid atmosphere, the intrinsic diffusion dynamics of water molecules into the thin microgel film are modeled and the specific time constant τ and the effective Flory-Huggins interaction parameter χeff are determined. Comparing the results in H2O and D2O atmospheres, TOF-NR and FTIR spectroscopy results show an increased affinity of the microgel films toward H2O as compared to D2O. From the FTIR spectroscopy data, we further identify different kinetics of intermolecular processes and order them according to their temporal evolution.

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Banco de datos: MEDLINE Idioma: En Revista: Langmuir Asunto de la revista: QUIMICA Año: 2019 Tipo del documento: Article País de afiliación: Alemania

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Banco de datos: MEDLINE Idioma: En Revista: Langmuir Asunto de la revista: QUIMICA Año: 2019 Tipo del documento: Article País de afiliación: Alemania