Newsletter 1/2016 - DWI - RWTH Aachen University

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Newsletter 1/2016
Aachen, 30. März 2016
Liebe Mitglieder und Freunde des DWI,
Dear Members and Friends of DWI,
kurz vor Ostern erreichten uns fantastische
Neuigkeiten:
We are delighted to announce that the DWI
has recently received very exciting news:
Mit Prof. Dr. Martin Möller und Prof. Dr.Ing. Matthias Wessling erhalten gleich
beide Wissenschaftlichen Direktoren des
DWI jeweils einen ERC Advanced Grant.
Both Prof. Dr. Martin Möller and Prof.
Dr.-Ing. Matthias Wessling have been
awarded with a prestigious Advanced
ERC Grant.
Mit den Advanced Grants fördert der Europäische Forschungsrat herausragende etablierte
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit
jeweils bis zu 2,5 Millionen Euro und ermöglicht ihnen, wegweisende Forschungsprojekte
in Europa zu bearbeiten.
The European Research Council allocates its
Advanced ERC Grants to financially support
outstanding, well-established scientists with
up to 2.5 Million Euro to enable them to
pursue groundbreaking, high-risk research in
Europe. Martin Möller will apply this grant to
develop gel-based micro-engines for future
applications in biomedicine, whereas Matthias
Wessling plans to analyze and optimize mass
transport at membrane-fluid interfaces.
Während Martin Möller das Forschungsgeld
nutzen wird, um Gel-basierte Motoren für
einen zukünftigen Einsatz in der Biomedizin zu
entwickeln, wird Matthias Wessling den Stofftransport in den Grenzschichten von Membranen erforschen und optimieren.
Nachdem zwei Nachwuchswissenschaftler
des DWIs in den Jahren 2015 und 2014
jeweils einen ERC Starting Grant eingeworben haben und die Europäische Kommission
Anfang 2015 auch das DWI-initiierte Marie
Skłodowska-Curie Trainingsnetzwerk BIOGEL
bewilligt hat, gibt es im DWI nun fünf Projekte,
die als Teil von Horizon2020, dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation,
gefördert werden.
Weitere Informationen zu den ERC Advanced
Grants finden Sie im Bereich People/Menschen.
3-F Talks: 3-dimensional
materials engineering –
From textiles to additive
manufacturing
28.-29. April 2016
Die 3F-Talks (Functional Films and Fibers)
bringen Teilnehmer aus Wissenschaft und
Industrie zusammen und leben von der Diskussion über neue Entwicklungen in diesem
Forschungszweig, vor allem hinsichtlich der
zukünftigen praktischen Anwendung. Der
intensive Austausch von Referenten und
Teilnehmern und ein diskussionsfreudiges
Klima im Kreis von maximal 80 Personen sind
kennzeichned für die Veranstaltung, die sich in
2016 mit innovativen 3D-Textilien und additiver
Fertigung beschäftigt.
Therefore, five major projects at DWI are
currently funded via Horizon 2020, the highly
esteemed EU framework program for research
and innovation. In 2015 and 2016 respectively,
two DWI junior research group leaders each
received an ERC Starting Grant, and since
January 2015, the DWI coordinates the Marie
Skłodowska-Curie training network BIOGEL.
Read more about the Advanced ERC Grants
in the section ‘people‘.
3F-Talks: 3-dimensional
materials engineering –
From textiles to additive
manufacturing
April 28-29, 2016
As a good DWI tradition, we organize the
yearly 3F-Talks (Functional Films and Fibers)
for participants from (textile/ fiber/chemical)
industry and academia to discuss the latest
developments and their relevance for current
and future applications. This year‘s focus
will be on innovative 3D textile architectures
and inspiring applications of additive
manufacturing. Intense discussions between
speakers and participants are characteristic
for this mini-symposium, which is limited to a
maximum of 80 participants.
Copyright Bildleiste links: Peter Winandy (oberstes Bild), DWI
Impressum: DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e. V.
Forckenbeckstr. 50, 52074 Aachen; Tel. +49 (0)241/80-233-00, Fax ++49 (0)241/80-233-01
[email protected], www.dwi.rwth-aachen.de; verantwortlich: Dr. Janine Hillmer, Leyla Buchholz
DWI Newsletter 1/2016
Symposium: 100. Geburtstag von Helmut
Zahn
13. Juni 2016, 15-20 Uhr, DWI
Symposium: 100th birthday of Helmut
Zahn
June 13, 2016, 3.00-8.00 pm, DWI
Das DWI lädt am 13. Juni, 15 Uhr Freunde des Instituts, Ehemalige und weitere interessierte Personen zu einem Kolloquium
ein, das den Bogen von den frühen Erfolgen Helmut Zahns in
die Gegenwart spannt, das den Wandel der Proteinforschung
über die Jahrzehnte beleuchtet und die davon nicht zu trennende Geschichte des ehemaligen Wollforschungsinstituts zu
einem Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft umreißt.
„Insulin ist das ideale Modell-Molekül für
die Erforschung der Eiweißkörper, der
Grundsubstanz allen Lebens.“
(Helmut Zahn, 1964)
Zahn war von 1952 bis 1985 der erste Direktor des Deutschen Wollforschungsinstitutes. Als Meilenstein in der
Proteinforschung gelang ihm 1963 im DWI die erste Synthese
von Insulin, das zuvor nur aus den Drüsen von Tieren gewonnen werden konnte. Mit der bereits bekannten Struktur des
menschlichen Insulins als Bauplan konnte Zahn in 223 Synthesestufen aus den 777 Atomen die komplexe Struktur des
Insulinmoleküls im Labor nachbauen.
On June 13, DWI will host a symposium, honoring Helmut
Zahn, who would have celebrated his 100th birthday on that
day. Friends, former employees, and alumni of the DWI are
invited to take a look into the life of Helmut Zahn and its close
connection to the history of the DWI.
From 1952 to 1985, Zahn was the first director of the German
Wool Research Institute. In 1963, he succeeded to synthesize
insulin for the first time, which was a true milestone in protein
research. Until then, insulin could only be obtained from the
glands of animals. With the already known molecular structure
of human insulin as a blueprint, Zahn was able to rebuild insulin
molecules out of 777 atoms using 223 synthesis steps.
Aachen-Dresden-Denkendorf: German
Textile Colloquium
May 10-11 2016, Denkendorf
Aachen-Dresden-Denkendorf: Deutsches
Fachkolloquium Textil
10-11. Mai 2016, Denkendorf
Die Veranstalter der Aachen-Dresden International Textile
Conference präsentieren in diesem Jahr erstmals eine nationale Fachveranstaltung, die die internationale Tagung AachenDresden International Textile Conference (ITC) ergänzt. Die
Veranstaltungsreihe „Deutsches Fachkolloquium Textil“ findet
mit wechselnden Sonderthemen jeweils im Frühjahr statt. In
diesem Jahr macht Denkendorf mit „Rohstoffe in der Textilindustrie: modern verarbeiten, vielseitig einsetzen“ im Mai
den Anfang. Am 28. und 29. März 2017 wird das Deutsche
Fachkolloquium Textil dann in Aachen stattfinden und im Jahr
2018 Dresden.
The hosts of the Aachen-Dresden-Denkendorf International
Textile Conference are now organizing a national series of
events in addition to the international Aachen-DresdenDenkendorf International Textile Conference (ITC). These
events, called the “German Textile Colloquium”, will take place
every year in spring at alternating locations, to discus various
topics in textile research. This year in May, Denkendorf will
launch the event with “Raw materials in the textile industry:
modern processing and versatile usage”. On March 28-29,
2017, Aachen will host the colloquium, while Dresden will take
over in 2018.
This event addresses experts and scientists in the field of
textile machine engineering and the textile industry.
For more information, please visit http://www.aachen-dresdendenkendorf.de/dft/.
Die Veranstaltung richtet sich vorrangig an Fachleute aus der
Textilindustrie.
Mehr Informationen finden Sie unter:
http://www.aachen-dresden-denkendorf.de/dft/.
2
Rückblick – Review
Schaffermahl
Schaffermahl
29. Januar 2016, DWI
January 29, 2016, DWI
Am 29. Januar 2016 fand zum zweiten Mal die DWI-Betriebsfeier im Stil eines „Schaffermahls“ statt. Als typisches „Schaffermahl“ wurde es in einem feierlichen Rahmen gehalten und
diente der Knüpfung neuer und der Festigung bestehender
Kontakte.
This year, DWI’s internal celebration was once again held in the
style of a “Schaffermahl“. As a typical “Schaffermahl“, this event
encouraged the DWI members to acquire new and strengthen
existing connections.
Die Schaffermahlzeit findet in Bremen schon seit 1545 statt
und dient dort traditionell der Verbindung zwischen der
bremischen Schifffahrt und den Kaufleuten. Es ist das älteste
fortbestehende und sich jährlich wiederholende Brudermahl
der Welt. Als Schaffer werden hier die mit den Geschäften der
Schifferbruderschaft beauftragten Mitglieder dieses Zusammenschlusses bezeichnet. Im DWI wurden statt einer Tischordnung die Plätze am Eingang über eine Tombola verlost und
damit den Teilnehmern die Möglichkeit gegeben, neue Gesichter kennenzulernen. Humorvolle, teilweise bis ins kleinste
Detail ausgearbeitete Tischreden einiger Mitarbeiter rundeten
die Veranstaltung ab.
Besuch aus Berlin: Leibniz-Präsident zu
Gast im DWI
The “Schaffermahlzeit” takes place in Bremen
every year since 1545 and traditionally serves
to strengthen the connection between the navy
and the merchants.
It is the oldest continued and annually repeated fraternal
meal in the world. The members of this association, which are
responsible for the tradings of the mariner brotherhood, are
called “Schaffer”. Through shuffled seating places, the DWI
stimulated the opportunity to network and interact in a casual
atmosphere. Entertaining dinner speeches, given by some of
the DWI employees, completed this successful event.
Guests from Berlin: The president of the
Leibniz Association visits DWI
25. Januar 2016, DWI
January 25, 2016, DWI
Im Januar begrüßten die DWI-Mitarbeiter den Leibniz-Präsidenten Matthias Kleiner und Karin Effertz, verantwortlich für die
Institute und Infrastruktureinrichtungen mit Forschungsgebieten
in der Mathematik und in den Natur- und Ingenieurwissenschaf-
In January, the DWI welcomed the president of the Leibniz
Association, Dr. Matthias Kleiner, and his colleague Dr. Karin
Effertz. They met with the members of the scientific and
managing board and learned about the recent developments
In the picture (from left to right): Martin Möller (DWI), Matthias Kleiner (President Leibniz Association), Manfred Nettekoven (Chancellor
RWTH Aachen University), Karin Effertz (Leibniz Association), Matthias Wessling (DWI), Thanh Nguyen (DWI), Ernst Schmachtenberg
(Rector RWTH Aachen University), Andrij Pich (DWI)
3
ten der Leibniz-Gemeinschaft. Beide machten sich zunächst
bei einem Gespräch mit der wissenschaftlichen Leitung ein
Bild von den jüngsten Entwicklungen im Institut und tauschten
sich anschließend mit Doktoranden und Doktorandinnen des
Instituts aus.
within the institute. This was followed by an informal discussion
with PhD students.
Ein Highlight des
Besuchs und
Einstieg zur gemeinsamen Diskussion bildete der
Impulsvortrag von
Matthias Kleiner zu
den Schwerpunkten
und der Strategie
der Leibniz-Gemeinschaft. Kleiner hob die Bedeutung von Kooperationen innerhalb
der Leibniz-Gemeinschaft, auf nationaler und internationaler
Ebene sowie insbesondere mit Universitäten hervor und stellte
das DWI als gelungenes Beispiel für die enge Verzahnung von
Leibniz und Universität heraus.
In his keynote speech, Matthias Kleiner explained the major
aspects and strategy of the Leibniz association. He emphasized
the importance of collaborations both within the Leibniz
Association, and on a national and international level with
universities. In this context, he valued the strong interactions
between DWI and RWTH Aachen University.
4
Aktuelle Forschungs-Highlights – Current Research Highlights
Enzyme hinter Gittern – Stabliere Enzyme
durch Verkapselung
Per Mikroverkapselung können leicht degradierende Proteine
oder Enzyme hinter einer physischen Barriere eingeschlossen
werden. Deratige Systeme sind für die Medizin, die Landwirtschaft, die Lebensmittel- und Kosmetik-Industrie relevant. Gemeinsam mit Kollegen aus China haben DWI-Wissenschaftler
ein Silica-basiertes Verkapselungssystem entwickelt, dass den
Einschluss von Enzymen ermöglicht und dabei gleichzeitig die
Stabilität der Enzyme verbessert.
Enzymes behind bars – encapsulation of
enzymes allows their use in harsh conditions
Microencapsulation allows for enclosure of volatile or degradation sensitive compounds behind a physical barrier. Such systems are relevant for medicine, agriculture, food, and cosmetic
industries. Researchers at DWI, together with colleagues from
China, developed a silica-based encapsulation system, which
enables encapsulation of enzymes, and significantly improves
their stability in harsh conditions.
C. Zhang, K. Yan, C. Hu, Y. Zhao, Z. Chen, X. Zhu, M. Möller,
„Encapsulation of enzymes in silica nanocapsules formed by
an amphiphilic precursor polymer in water“, Journal of Materials Chemistry B 2015, 3, 1261.
C. Zhang, K. Yan, C. Hu, Y. Zhao, Z. Chen, X. Zhu, M. Möller,
„Encapsulation of enzymes in silica nanocapsules formed by
an amphiphilic precursor polymer in water“, Journal of Materials Chemistry B 2015, 3, 1261.
Wenn aus kolloidalen Partikeln PolymerSpiralen werden
When Colloidal Particles Become Polymer Coils
Mikrogele adsorbieren spontan an Grenzflächen. Die stark
gequollenen Mikrogele mit ihrer offenen Struktur sind weich,
verformbar und können von Lösungsmittelmolekülen penetriert
werden. Das unterscheidet Mikrogele von starren, kolloidalen
Partikeln. Im Gegensatz zur aktuellen Literatur betrachten die
Autoren Mikrogele mit verschiedener Vernetzungsdichte und
können einige bemerkenswerte Effekte zeigen, zum Beispiel
die Verformung von Mikrogelen bei der Adsorption, einen
Konzentrationsgradienten, der sich innerhalb adsorbierter
Mikrogele bildet sowie eine erhöhte Adsorptionsdynamik für
gering quervernetzte Mikrogele. Insbesondere die Zeit, die
gequollene Mikrogele für die Adsoption an einer Luft-WasserGrenzfläche benötigen, kann drei Größenordnungen kürzer
sein als für dispergierte Partikel und sie nimmt mit geringer
werdender Vernetzungsdichte weiter ab.
Microgels adsorb spontaneously at an interfaces. Because
the microgels are highly swollen comprising an open structure
they are soft, deformable and penetrated by solvent molecules
distinguishes them from rigid colloidal particles. In contrast to
recent literature, the authors of this paper consider microgels
with different crosslinking density to demonstrate some
remarkable effects, such as the deformation of the microgels
upon adsorption, concentration gradient that form within the
adsorbed microgels as well as an increase of the adsorption
dynamics for slightly crosslinked microgels. In particular, the
time needed for swollen microgels to adsorb at the air/water
interface can be 3 orders of magnitude shorter than that for
dispersed particles and decreases with decreasing crosslinking density.
Eine detaillierte Analyse der Verformung von Mikrogelen
an Grenzflächen stellt die Bedeutung der konformativen
Variabilität, die kooperative Adsorption der PolymerkettenSegmente und den osmotischen Stress herauss. Diese Effekte
spielen bei der Grenzflächen-Adsorption harter Kolloide kaum
eine Rolle. Besonders die Adsorption und Ausbreitung führt
zu starken Veränderungen der Konformation, die mit einer
signifikanten Überstreckung der Polymer-Segmente einhergeht,
die letztendlich zu einem Aufbrechen der Polymerstränge
führen kann. DPD (dissipative particle dynamics)Simulationen bestätigen die experimentellen Ergebnisse zur
Grenzflächenaktivität und zur Ausbreitung von Mikrogelen an
Flüssig/Luft-Grenzflächen.
A. Mourran, Y. Wu, R. A. Gumerov, A. A. Rudov,I. I.
Potemkin, A. Pich, M. Möller
Langmuir 2016, 32, 723 − 730
DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b03931
Detailed analysis of the interfacial deformation of microgel
allows highlighting the significance of the conformational
flexibility, the cooperative adsorption of polymer chain segments
and the osmotic stress. These effects hardly intervene during
interfacial adsorption of hard colloids. In particular, microgel
adsorption and spreading induces strong conformational
change accompanied by significant overstretching of the
polymer segments. As a consequence of the enormous stress
exerted on the polymer backbone, adsorption may eventually
lead to chain scission of microgel strands. Dissipative particle
dynamics simulations confirm the experimental findings on
the interfacial activity and spreading of microgel at liquid/air
interface.
A. Mourran, Y. Wu, R. A. Gumerov, A. A. Rudov,I. I.
Potemkin, A. Pich, M. Möller
Langmuir 2016, 32, 723 − 730
Hohlfasern zur Wasserentsalzung
Der Einsatz von Membranen zur Meerwasserentsalzung ist
ein weltweit etablierter Prozess. Die verwendeten Kompositmembranen sind zum großen Teil Flachmembranen und werden
alle über mehrschrittige Prozesse hergestellt.
Das DWI forscht derzeit im Rahmen des Projektes „Funktionelle Hohlfasern mittels Reaktivspinnen“ an einem einstufigen
Prozess zur Herstellung von Komposit-Hohlfasermembranen.
Abgesehen von Zeit- und Kosteneinsparungen durch einen vereinfachten Produktionsprozess, versprechen diese Membranen
aufgrund ihrer Hohlfasergeometrie zusätzlich die Möglichkeit
des Rückspülens, was die Lebensdauer der Membran erheblich
verlängern kann. Das Bild zeigt eine FESEM Aufnahme einer
solchen Membran, auf der die poröse Stützstruktur mit ihrer
dichten Trennschicht auf der Innenseite zu erkennen ist.
H. Roth, T. Luelf, M. Wessling
IGF Vorhaben Nr. 18218N
Buchveröffentlichung: Basic X-Ray Scattering for Soft Matter (Wim H. de Jeu)
Einfach und anschaulich werden in diesem Buch die
Grundprinzipien und Anwendungen der Röntgenstreuung
erklärt. Den zahlreichen praktischen Beispielen folgen
aufwändigere Fallstudien. Das Buch richtet sich in erster
Linie an die vielen Studierenden, Wissenschaftler und
Wissenschaftlerinnen im Soft-Matter-Bereich (Polymere,
Flüssigkristalle, Kolloide, selbst-assemblierte organische
Systeme).
Das Buch enthält ein eigenes Kapitel für die verschiedenen
Arten von Ordnung/Unordnung im Soft Matter-Bereich, die in
aktuellen selbst-assemblierenden Systemen eine wichtige Rolle
spielen. Das letzte Kapitel behandelt Soft Matter-Oberflächen
und dünne Filme, die zunehmend für Beschichtungen und
andere Anwendungen zum Einsatz kommen, beispielsweise
in Flüssigkristall-Bildschirmen und nanostrukturierten BlockCopolymer-Filmen.
Der Autor: Wim H. de Jeu hat sich viele Jahre mit der Soft
Matter-Forschung beschäftigt, hauptsächlich am FOM Institute
AMOLF in Amsterdam. In diesem Zusammenhang benutzte
er verschiedenste Röntgen-Methoden und arbeitete an
verschiedenen Synchronotronen. Er ist emeritierter Professor
der Eindhoven University of Technology and arbeitet derzeit am
DWI.
Oxford University Press (2016) £ 19.99
2
B a s i c X - R ay s c at t e R i n g
f o R s o f t m at t e R
Hollow Fibers for Water Desalination
The application of membranes for desalination of sea water is
a worldwide established process. The composite membranes,
which are used in these processes, are mainly flat sheet
membranes, produced in a multi-step procedure.
The DWI is currently researching a single-step procedure to
manufacture composite hollow-fiber membranes within the
scope of a project called „functional hollow fibers by reactive
spinning“. The simplification of the production process is
expected to lower production time and cost. In addition,
the geometry of hollow fibers allows for the possibility of
backwashing to clean the membrane, which can substantially
extend the lifetime of the membrane. The FESEM image reveals
the porous support structure of the membrane with its dense
separation layer on the inside.
H. Roth, T. Luelf, M. Wessling
IGF Vorhaben Nr. 18218N
Book: Basic X-Ray Scattering for Soft
Matter (Wim H. de Jeu)
Basic X-Ray Scattering for Soft Matter explains basic principles
and applications of x-ray scattering in a simple way using many
practical examples followed by more elaborate case studies.
It has been written for the large community of students and
scientists in the field of soft matter (polymers, liquid crystals,
colloids, self-assembled organic systems), and will appeal to
those who have a more chemical-oriented background with
comparatively limited mathematics training.
The book contains a separate chapter on the different types of
order/disorder in soft matter that play such an important role
in modern self-assembling systems. The last chapter treats
soft matter surfaces and thin film that are increasingly used in
coatings and in many technological applications, such as liquid
crystal displays and nanostructured block copolymer films.
The author: Wim H. de Jeu spent most of his scientific life
investigating soft matter, mainly at the FOM Institute AMOLF
in Amsterdam. In that context he used advanced x-ray
methods and played an active role at various synchrotrons.
He is emeritus-professor from the Eindhoven University of
Technology and presently working at DWI in Aachen.
Oxford University Press (2016) £ 19.99
Wim H. de Jeu
6
Mitarbeiter – People
Auszeichnungen – Awards
Neue Mitarbeiter – New Co-Workers
Prof. Dr. Martin Möller und Prof. Dr.-Ing. Matthias Wessling erhalten jeweils einen der begehrten Advanced Grants
des Europäischen Forschungsrats (ERC).
Prof. Dr. Martin Möller and Prof. Dr.-Ing. Matthias
Wessling both receive a prestigious Advanced Grant from the
European Research Council (ERC).
Ausgeklügelte Mikro- und Nanostrukturen und funktionelle
Materialien sind das Spezialgebiet von Prof. Dr. Martin
Möller. Er möchte in seinem ERC-geförderten Projekt einen
wichtigen Betrag zur Entwicklung Gel-basierter, lichtgetriebener Mikromotoren schaffen. Diese Gelmotoren sollen für
neue, sich selbst bewegende Materialstrukturen eingesetzt
werden. Damit zielt das Projekt vor allem auf biologische und
biomedizinische Anwendungen zur mechanischen Stimulation von Zellen und Geweben ab. Darüber hinaus bildet es
eine Basis für Gel-basierte mikrofluidische Pumpen und sich
selbst bewegende Schwimmer und Transporter. Die Aachener
Polymerchemiker um Martin Möller setzten hier Hydrogele ein,
die zu 80 bis 98 Prozent aus Wasser bestehen und die durch
Aufnahme und Abgabe von Wasser ihre Form stark verändern
können. Bisher kann Martin Möller zusammen mit seinem Team
eine solche Formveränderung durch einen kurzen Impuls mit
Infrarotlicht auslösen und so erstaunlich schnelle Bewegungen
der Gelstrukturen von bis zu 2000 Mikrometern pro Sekunde
erreichen. Das Ziel von Martin Möllers zukünftigen Arbeiten
ist ein selbst-oszillierendes System, das auch bei konstanter
Bestrahlung mit Infrarotlicht sich wiederholende Bewegungsimpulse erzeugt, die insgesamt einen Bewegungsfluss ergeben.
Sophisticated micro- and
nano-objects, as well as
functional materials, are Martin
Möller’s expertise. Within
his ERC-funded project, he
strives to make an important
contribution to the development
of gel-based, light-triggered
micro-engines, which could
be used to develop new selfactuating materials. These
materials may be implemented
to biomechanically stimulate
cells and tissues in biological
and medical applications. In
addition, the project will be a starting point for the development
of gel-based microfluidic pumps and self-actuating swimmers
and transporters. For this purpose, Martin Möller and his team
of polymer chemists use hydrogels, which contain 80 to 98
percent water. By uptake and release of this water, these
hydrogels can significantly change their shape. By using
infrared light pulses, Martin Möller and his colleagues were
already able to induce transient shape deformations in the gels,
leading to fast moving gel architectures with a rate up to 2000
micrometers per second. Within the ERC, Möller aims to obtain
fast motion under continuous IR-irradiation by the development
of a self-oscillating system with iterative pulsation.
Matthias Wesslings Forschungsfeld ist die Membrantechnologie, ein Gebiet,
für das er Aachen zu einem
international führenden Zentrum
entwickelt. Synthetische Membranen spielen in vielen industriellen Prozessen und in der
Medizin eine wesentliche Rolle.
Beispiele sind die Meerwasserentsalzung, die Reinigung von
Abwasser und Abgas ebenso
wie die Anwendung als künstliche Lunge oder Niere. Mit der
Entwicklung neuer hochdurchlässiger und hochselektiver Membranwerkstoffe kann die Membran nur dann ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten, wenn die
Transportwiederstände an der Grenzfläche von Membran und
Flüssigkeit oder Gas minimiert werden. Matthias Wessling wird
mit der ERC-Förderung neuartige Interaktionsmechanismen
entwickeln, die derartigen Transportwiderständen entgegenwirken. Er möchte den Stofftransport insbesondere an der Membranoberfläche verbessern, dort also, wo der Flüssigkeits- oder
Gasstrom auf die Membran trifft. Hierfür wird er sich intensiv
mit der Oberflächengeometrie und der chemischen Oberflächenstruktur von Membranen beschäftigen und diese bis in
den Mikro- und Nanometer-Bereich gestalten. Er wird darüber
hinaus bei den Kanalstrukturen ansetzen, die den Flüssigkeitsoder Gasstrom an die Membran führen, und die Strömungsverhältnisse optimieren. Wessling integriert in diesem Programm
Fragen der klassischen Membrantechnologie mit Methoden aus
der Mikro- und Nanofluidik, mit generativer Nanofabrikation und
fluidmechanischen Computersimulationen.
Matthias Wessling’s field of research is membrane
technology and he is turning Aachen into an internationally
leading center for membrane research. Synthetic membranes
play an important role in many industrial processes and medical
applications, including water desalination, waste water or
waste gas treatment, and applications, such as an artificial lung
or kidney. Current highly permeable and selective membrane
materials can only reach top performance if the transport
resistance at the membrane-fluid interface is minimized.
Matthias Wessling will use his ERC grant to develop new
interaction mechanisms that reduce such transport resistances
and improve mass transfer. For this purpose, he will analyze
and optimize the membrane surface geometry and chemical
structure down to the micro- and nanoscale. In addition, he will
engineer the channel structure in membrane set-ups to improve
fluid flow. In his project, Wessling will combine classical
membrane technology with micro- and nanofluidics, generative
nanofabrication, as well as fluid mechanical computer
simulations.
7
Dr. César Rodriguez-Emmenegger ist seit Januar 2016
im DWI. Sein Forschungsschwerpunkt liegt auf dem
rationalen Design von Polymerbürsten, welche die Adhäsion
von Bakterien an Oberflächen
verhindern können. So kann
negativen Effekten auf Geräte,
die mit biologischen Medien in
Kontakt kommen, vorgebeugt
werden. Anwendungen dafür
sind optische Biosensoren,
Geräte, die mit Blut in Kontakt
kommen, Biomaterialien und
antimikrobielle Oberflächen.
Dr. Rodriguez-Emmenegger schloss 2006 sein Studium des
Chemieingenieurwesens an der Universidad de la República
Oriental del Uruguay ab und nahm anschließend an einem
10-monatigen UNESCO/IUPAC Postgraduierten-Kurs in Polymerwissenschaften am Institut für Makromolekulare Chemie
(IMC) an der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen
Republik teil. Dort promovierte er zum Thema „Empfindliche
Schichten für optische Biosensoren und Proteinchips“. Nach
seiner Promotion erhielt er das Alexander von Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden und bekam dadurch
die Möglichkeit, in der Gruppe von Prof. Christopher BarnerKowollik und Prof. Martin Bastmeyer am Karlsruher Institut für
Technologie und an der Universität von Pennsylvania in der
Gruppe von Prof. Virgil Percec zu arbeiten. Bis Dezember 2015
war er als Juniorgruppenleiter am Institut für Makromolekulare Chemie (IMC) an der Akademie der Wissenschaften der
Tschechischen Republik tätig.
Dr. Ioanna Giouroudi leitet seit Anfang März, zusammen mit
Dr. Jens Köhler, das Zentrum für Chemische Polymertechnologie – CPT am DWI. Sie erhielt im September 2006 an der
Technischen Universität Wien, Österreich, den Doktor der
Ingenieurwissenschaften. Danach arbeitete sie als Projektmanagerin bei der Steyr AG & Co KG, Österreich. Im September
2007 erhielt sie ein Postgraduiertenstipendium der Universität
Stellenbosch in Südafrika. Sie forschte an der magnetischen
BioMEMS für HIV/AIDS Erkennung und an magnetischer medizinischer Sensorik und Instrumentation.
Im Juni 2009 nahm sie die Stelle als Universitätsassistentin
an der Technischen Universität Wien an. Sie entwickelte eine
neuartige, unabhängige Forschungslinie, unterstützt von dem
Wissenschaftsfonds FWF (Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung) Österreich und der Stadt Wien, die
sich auf mobile diagnostische Geräte und Anwendungen von
magnetischen Nanomaterialien in der Biomedizin und den Biowissenschaften konzentriert. Derzeit ist sie außerdem Kandidatin für die Habilitation an der Universität für Bodenkultur Wien,
Österreich und hält eine Position als leitende Wissenschaftlerin
an der Technischen Universität Wien.
Dr. César Rodriguez-Emmenegger has joined the DWI
in January 2016. He focuses his research on the rational
design of polymer brushes, which can prevent protein fouling
and bacterial adhesion at surfaces and the resulting negative
effects on devices interfacing biological media. His team is
concerned with understanding the physicochemical principles
behind the resistance to fouling and the development of
new synthetic strategies to prepare non-fouling surfaces.
Applications include optical biosensors, blood contacting
devices, biomaterials and antimicrobial surfaces.
Dr. Rodriguez-Emmenegger graduated as Chemical Engineer
from the Universidad de la República Oriental del Uruguay in
2006. After his graduation he participated in a 10-month-long
UNESCO/IUPAC Postgraduate Course in Polymer Science
at the Institute of Macromolecular Chemistry (IMC), Academy
of Sciences of the Czech Republic. He then joined the same
institute for his PhD thesis titled “Sensitive Layers for Optical
Biosensors and Protein Chips”. After his PhD he was granted
an Alexander von Humboldt Fellowship to work in the group of
Prof. Christopher Barner-Kowollik and Prof. Martin Bastmeyer
at Karlsruhe Institute of Technology and the University
of Pennsylvania in the group of Prof. Virgil Percec. Until
December 2015 he was a junior group leader at the Institute of
Macromolecular Chemistry (IMC), Academy of Sciences of the
Czech Republic.
Dr. Ioanna Giouroudi
started working at the DWI
in March and, together with
Dr. Jens Köhler, she is the
new head of the Center
for Chemical Polymer
Technology. She received the
Doctor of Science Degree
in Engineering Sciences
from the Vienna University
of Technology, Austria in
September 2006. After being
employed by Magna Steyr AG
& Co KG, Austria as a Project
Manager, she was awarded
a Postdoctoral Fellowship
in September 2007 by the University of Stellenbosch in
South Africa. Her research focused on magnetic BioMEMS
for HIV/AIDS detection and magnetic medical sensors and
instrumentation.
In June 2009 she accepted a University Assistant position
at the Vienna University of Technology. She developed a
novel, independent research line, funded by the Austrian
Science Fund and the City of Vienna focusing on portable
diagnostic devices and applications of magnetic nanomaterials
in biomedicine and life sciences. Currently she is also a
Habilitation Candidate at the University of Natural Resources
and Life Sciences (BOKU), Austria and holds a Senior
Scientist position at the Vienna University of Technology.
8
Michelle Maaßen, 21, hat im Februar ihre Ausbildung zur
Chemielaborantin am DWI nach zweieinhalb Jahren mit
einer Gesamtnote von eins abgeschlossen. Sie war eine von
neun Auszubildenden, die Claudia Formen am DWI derzeit betreut. Jedes Jahr werden an der RWTH Aachen University etwa
12 Ausbildungsplätze für Chemielaboranten in verschiedenen
Instituten ausgeschrieben, das DWI betreut davon meist drei
Auszubildende.
Wie bist du darauf gekommen, deine Ausbildung zur
Chemielaborantin am DWI zu machen?
Ich hatte in der Schule Chemie als Leistungskurs und das hat
mein Interesse geweckt. Ich habe mich dann nicht direkt am
DWI beworben, sondern an der RWTH Aachen. Von dort aus
wurde meine Bewerbung an das DWI weitergeleitet und ich bin
zu einem Gespräch eingeladen worden.
Wie sah der Arbeitsalltag in deiner Ausbildung aus?
Ich habe als Teil meiner Ausbildung das Berufskolleg Simmerath/Stolberg besucht, immer etwa ein oder zwei Tage in der
Woche. Da gibt es dann Unterricht, wie man den auch aus der
Schule kennt, aber der Schwerpunkt liegt auf der Chemie. Ich
habe außerdem Praktika im Berufsausbildungszentrum Chemie
an der RWTH gemacht, in denen man die praktische Arbeit im
Labor kennenlernt. Die übrige Zeit habe ich in verschiedenen
Arbeitsgruppen im DWI gearbeitet und außerdem auch noch
ein sechswöchiges Industriepraktikum absolviert.
Welche Bereiche waren das?
Ich habe zuerst bei Dr. Barbara Dittrich gearbeitet, dann im Arbeitskreis von Professor Pich und am Ende in der Zellkultur. Da
habe ich vor allem Freisetzungsversuche gemacht, bei denen
über einen bestimmten Zeitraum ein Wirkstoff aus Partikeln
gelöst wird. Danach habe ich den Gehalt davon bestimmt.
Was ist dir im Nachhinein bei deiner Ausbildung leicht
gefallen und welche Erfahrungen waren neu für dich?
Der Unterricht und die Prüfungen in der Berufsschule waren
recht einfach für mich, ich konnte viel auf mein Wissen aus
dem Leistungskurs zurückgreifen. Neu war der Einstieg in den
Arbeitsalltag im DWI. Das war schon eine Umstellung im Vergleich zu den Anforderungen in der Schule.
Hast du schon Pläne für deine berufliche Zukunft?
Ja, ich hab schon während meiner Ausbildung eine Fortbildung
zur staatlich geprüften Technikerin angefangen. Das kann man
berufsbegleitend an der Abendschule machen, auch am selben
Berufskolleg, für etwa vier Jahre. Ich könnte mir jetzt auch gut
vorstellen, weiter in einem Zellkulturlabor zu arbeiten. Das ist
der Bereich, der mich in meiner Ausbildung am meisten interessiert hat.
Wem würdest du eine Ausbildung zur Chemielaborantin/- Laboranten am DWI empfehlen und warum?
Natürlich ist die Ausbildung denen zu empfehlen, die sich für
Chemie interessieren und das Fach wie ich vielleicht schon
vorher als Leistungskurs belegt haben. Auch für Interessenten mit Realschulabschluss ist die Ausbildung auf jeden Fall
interessant und machbar. Außerdem ist die Ausbildung eine
gute Möglichkeit für die, die gerne praktisch arbeiten möchten.
Im Chemiestudium steht die Theorie im Vordergrund und man
bekommt nur bei den Praktika die Gelegenheit, so richtig im
Labor zu stehen.
Was ich an meiner Ausbildung im DWI besonders gut fand,
war, dass man sofort viele Dinge selbstständig machen durfte.
Ich konnte außerdem in den Arbeitsgruppen arbeiten, deren
Forschung mich besonders interessiert hat. Nebenbei hab ich
auch mein Englisch verbessert, weil die Teams international
sind und sich oft auf Englisch unterhalten.
Michelle Maaßen, 21, has
completed her apprenticeship
as a chemical laboratory
assistant at DWI after only
two and a half years with top
grades. She was one of the
nine apprentices at DWI.
Every year, the RWTH Aachen
University distributes about
twelve positions for chemical
laboratory assistants across
different institutes, three of them
are usually trained by Claudia
Formen at DWI.
Why did you choose DWI for your apprenticeship
position as a chemical laboratory assistant?
I took chemistry as my advanced course in school and that
awakened my interest. I didn’t apply at DWI directly, but at the
RWTH Aachen University. They forwarded my application to
DWI and I was invited for a job interview.
Can you describe a typical workday ?
As part of my apprenticeship, I attended the vocational
college Simmerath/Stolberg for one or two days a week.
The classes are similar to the ones in school, but they really
focus on chemistry. I also completed a practical training in the
laboratories of the vocational training center for chemistry of
the RWTH. The remaining time, I worked in different teams at
DWI and I also completed a six weeks internship in industry.
In retrospect, which part of your apprenticeship was
easy for you and which experiences were new?
The lessons and exams in the vocational college were quite
easy for me, because I could fall back on my knowledge from
my advanced chemistry course at school. Getting into the
everyday working life was a little bit harder in the beginning.
The demands of an apprenticeship are very different from the
demands at school.
Do you already have plans for your future career?
Yes, during my apprenticeship, I already started an additional
training as a state-approved technician. I am doing this during
evening classes at the same vocational college, where I did my
apprenticeship. It takes about four years. I could also imagine
continuing to work in a cell culture lab. This field of research
interests me the most.
To whom would you recommend an apprenticeship as a
chemical laboratory assistant at DWI and why?
I would recommend this apprenticeship in particular to those,
who are interested in chemistry and maybe, like me, have also
taken chemistry as an advanced course. The apprenticeship
is manageable for graduates from secondary schools as well.
It can be a good opportunity for people who like to work
practically rather than theoretically. Chemistry studies mainly
focus on the theoretical part and you can only do real lab work
during your practical training.
What I enjoyed most about my training at the DWI, was the fact
that I could do plenty of things by myself right from the start. I
also had the possibility to work in the teams, whose research
interests me the most. As an additional benefit, I was able to
improve my English language skills, since all teams at DWI are
very international and people often speak English.
9
Projekte & Publikationen – Projects & Publications
Neue Projekte - New and finished Projects
Abschlussarbeiten – Theses
Veröffentlichungen – Scientific Papers
Neue Projekte
New Projects
Funktionale Nanofaser-Komposite zur selektiven Entfernung
von Metall-Ionen und Keimen aus Wasser; IGF 19071
Funktionale Nanofaser-Komposite zur selektiven Entfernung von
Metall-Ionen und Keimen aus Wasser, IGF 19071
EXASENS- Markerfreie Biomoleküldetektion über erkennungsinduzierte Doppelbrechung in weichen Geloberflächen;
BMBF
EXASENS- Marker-free bio molecule detection via detectioninduced birefringence in soft gel surfaces; BMBF
Entwicklung einer Textilausrüstung zur Beruhigung und Hemmung von Hautreizungen für Kosmetiktücher, Inkontinenzprodukte, Sport- und Bettwäsche; IGF 19046 N
Feuchtemanagement durch supramolekular vernetzbare
und selbstheilende Hydrogelbeschichtungen auf Basis
Catechol-verlinkter Polymere -Hydrophile Beschichtung,
IGF 18994N
Nano-LaB - Entwicklung eines industriell anwendbaren
Prozesses zur Herstellung stabiler Lanthanhexaborid
(Lab6)-Nanodipersionen als NIR-Absorber am Beispiel
des Laserschweißens von Kunststoffen sowie für weitere
innovative Anwendungen, BMBF
Development of a textile finishing for soothing and inhibiting
skin irritations for cosmetic tissues, incontinence products, sportswear and bed clothes, IGF 19046 N „
Humidity control through supramolecular cross-linked and
self-healing hydrogel coatings based on catechol-linked
polymers; hydrophilic coatings, IGF 18994N
Nano-LaB - Development of an industrial applicable process to
synthesize stable lanthan hexaborid nanodispersions as
an NIR absorber, using laser welding of synthetic material
and further applications as an example, BMBF
FilaMem- Development of biofunctional hybrid membranes for
long-term implant materials, Land NRW
FilaMem-Entwicklung von biofunktionellen hybriden Membranen für Dauerimplantatwerkstoffe, Land NRW
Bachelorarbeiten – Bachelor Theses
Dominic Dittmer
Konzeptnachweis: Rückspülung mittels Autokav für die
schwerkraftgetriebene Ultrafiltration
(Prof. Wessling)
Sangmok Park
Einfluss von Reaktionsbedingungen auf den Abbau von
Cellobiose mittels Fenton-Reaktion
(Prof. Wessling)
Kolja Dreger
Modellierung und Kostenanalyse eines kleinen Wasserversorgungsnetzwerk
(Prof. Wessling)
Tobias Schiekel
Innovative Lösungsmittel für die elektrochemische Depolymerisierung von Lignin
(Prof. Wessling)
Malte Blindert
Funktionalisierung und galvanische Beschichtung von Rapid Prototyping Strukturen aus Polymeren
(Prof. Wessling)
Jan Haußmann
Abbau von Cellulose und Cellobiose zu Glukose mittels
Fenton Prozess
(Prof. Wessling)
Kilian Popiehn
Etablierung eines Batch-Prozesses für den CellobioseAbbau mittels Elektro-Fenton-Prozess
(Prof. Wessling)
Masterarbeiten – Master Theses
Xin Jiang
Charakterisierung indischer Haushaltssysteme zur Trinkwasseraufbereitung inklusive mikrobiellem Belastungstest
(Prof. Wessling)
10
Karl Arturo Hepp
Modellierung der kapazitiven Deionisierung mit KohlenstoffSuspensionselektroden
(Prof. Wessling)
Georg Linz
Entwicklung eines pH-gesteuerten, membranbasierten
Prozesses zur Proteinkonzentration nach dem Prinzip des
parametrischen Pumpens
(Prof. Wessling)
Philippe André Brasseur
Konstruktion und Inbetriebnahme eines Versuchstandes
zur Charakerisierung von Widerständen bei der kapazitiven
Deionisierung von Salzwasser mittels fließfähiger Elektroden
(Prof. Wessling)
Doktorarbeiten - PhD
Nina Lülsdorf
Protein engineering for polyethylene terephthalate degradation
(Prof. Schwaneberg)
Boachun Wang
Nanocellulose/Polymer Nanocomposites with Ordered
Structures
(Prof. Möller)
Christian Herbert
Rheological and LASER additives for hogher efficiency in
producing poly(acrylanitrile)-based carbon fibers
(Prof. Möller)
Thomas Wormann
Interphase modification and characterisation in p-aramid/
glass fibre epoxy model composites
(Prof. Möller)
Publikationen – Publications
Schmid, A. J., Dubbert, J., Rudov, A. A., Pedersen, J. S., Lindner,
P., Karg, M., ... & Richtering, W. (2016).
Multi-Shell Hollow Nanogels with Responsive Shell Permeability.
Scientific Reports, 6, 22736.
DOI: 10.1038/srep22736
Segers, M., Sliepen, M., Kraft, D. J., Möller, M., & Buskens, P.
(2016).
Synthesis of Sub-Micron Sized Hollow, and Nanoporous Phenylsiloxane Spheres through Use of Phenyltrimethoxysilane as
Surfmer: Insights into the Surfactant and Factors Influencing
the Particle Architecture.
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering
Aspects.
DOI: 10.1016/j.colsurfa.2016.03.029
Phua, D. I., Herman, K., Balaceanu, A., Zakrevski, J., & Pich, A.
(2016).
Reversible Size Modulation of Aqueous Microgels via
Orthogonal or Combined Application of Thermo-and PhotoTriggers.
Langmuir.
Davari, M.D., Kopka,B., Wingen,M. , Bocola,M., Drepper,T.,
Jaeger,K.-E., Schwaneberg, U., Krauss, U. (2016).
Photophysics of the LOV-based Fluorescent Protein Variant
iLOV-Q489K Determined by Simulation and Experiment
J. Phys. Chem. B
DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b01512
Luo, T., David, O., Gendel, Y., & Wessling, M. (2016).
Porous poly (benzimidazole) membrane for all vanadium redox
flow battery.
Journal of Power Sources, 312, 45-54.
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.02.042
Zhao, Y., Chen, Z., Zhu, X., & Möller, M. (2016).
A Facile One-Step Approach toward Polymer@ SiO2 Core–
Shell Nanoparticles via a Surfactant-Free Miniemulsion
Polymerization Technique.
Macromolecules.
DOI: 10.1021/acs.macromol.6b00038
de los Santos Pereira, A., Sheikh, S., Blaszykowski, C., PopGeorgievski, O., Fedorov, K., Thompson, M., & RodriguezEmmenegger, C. (2016).
Antifouling Polymer Brushes Displaying Antithrombogenic
Surface Properties.
Biomacromolecules.
DOI:10.1021/acs.biomac.6b00019
Roth, H., Gendel, Y., Buzatu, P., David, O., & Wessling, M.
(2016).
Tubular carbon nanotube-based gas diffusion electrode
removes persistent organic pollutants by a cyclic adsorption–
Electro-Fenton process.
Journal of Hazardous Materials, 307, 1-6.
DOI:10.1016/j.jhazmat.2015.12.066
Meyer-Kirschner, J., Kather, M., Pich, A., Engel, D., Marquardt,
W., Viell, J., & Mitsos, A. (2016).
In-line Monitoring of Monomer and Polymer Content During
Microgel Synthesis Using Precipitation Polymerization via
Raman Spectroscopy and Indirect Hard Modeling.
Applied spectroscopy, 0003702815626663
DOI:10.1177/0003702815626663
Park, H., Walta, S., Rosencrantz, R. R., Körner, A., Schulte, C.,
Elling, L., ... & Böker, A. (2016).
Micelles from self-assembled double-hydrophilic PHEMAglycopolymer-diblock copolymers as multivalent scaffolds for
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Kettel, M. J., Schaefer, K., Pich, A., & Moeller, M. (2016).
Functional PMMA nanogels by cross-linking with cyclodextrin
methacrylate.
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DOI:10.1016/j.polymer.2016.01.063
Zhao, K., Zhao, S., Qi, J., Yin, H., Gao, C., Khattak, A. M., ... &
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Cu 2 O clusters grown on TiO 2 nanoplates as efficient photocatalysts for hydrogen generation.
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11
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Enabling the measurement of particle sizes in stirred colloidal
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Multilamellar Thermoresponsive Emulsions Stabilized with
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support and diffusion boundary layer in water vapor permeati12

Newsletter 1/2016 - DWI - RWTH Aachen University

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