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- TitleEinfluss von DNA-Schichten und von DNA-Nanopartikeln mit wohl-definierten Formen auf die Orientierung von Flüssigkristallen : / von Bingru Zhang
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- Description1 Online-Ressource (218 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2020
- AnnotationTag der Verteidigung: 06.10.2020
- Defended on2020-10-06
- LanguageGerman
- Document TypesDissertation (PhD)
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Zusammenfassung
Sowohl DNA als auch lyotrope Flüssigkristalle (geordnete Flüssigkeiten) spielen in der belebten Natur eine äußerst wichtige Rolle. Hier wurde in verschiedenen Modellsystemen die Wechselwirkung zwischen DNA-Schichten bzw. -Partikeln und der flüssigkristallinen Ordnung studiert. Es wurde eine neue Ausrichtungstechnik entwickelt, um einheitlich ausgerichtete DNA-Filme herzustellen. Substrate mit diesen gut ausgerichteten Schichten können wiederum verwendet werden, um einen thermotropen Flüssigkristall gleichmäßig auszurichten. Ferner wurden mittels basensequenzgesteuerter selbstorganisierter Faltung von DNA (DNA-Origami) stäbchen- und scheibenförmige Nanopartikel hergestellt und in einem lyotropen chromonischen Flüssigkristall [einer wässrigen Lösung von Natriumcromoglicat (DSCG)] dispergiert. Der Einfluss der DNA-Partikel auf den Ordnungsgrad der Orientierung des Flüssigkristalls wurde mit polarisierter Fluoreszenzspektroskopie untersucht. Es wurde festgestellt, dass Nanostäbchen mit einem großen Aspektverhältnis (Länge zu Breite) bei geringen Konzentrationen (< 10 nM) die Orientierungsordnung nur geringfügig verringern, während kürzere kompakte Nanostäbchen und insbesondere Nanoscheiben den Ordnungsgrad in größerem Maße reduzieren. Untersuchungen mit Hilfe von statischer und dynamischer Lichtstreuung zeigen, dass bei höheren Konzentrationen (> 10 nM) die DNA-Partikel bereits in einer isotropen Pufferlösung agglomerieren. Dies erschwert die Herstellung von flüssigkristallinen Nano-Kompositen mit einer hohen DNA-Partikel-Konzentration.
Abstract
Both DNA and lyotropic liquid crystals (ordered liquids) play an extremely important role in the nature of life. In this work, interactions between DNA layers or DNA particles and the liquid-crystalline order was studied in various model systems. A new alignment technique has been developed to produce uniformly aligned DNA films. In turn, substrates with these well-aligned layers can be used to align a thermotropic liquid crystal. Furthermore, rod-shaped and disk-shaped nanoparticles were fabricated by a base sequence-controlled self-organized folding of DNA (DNA origami), and then dispersed in a lyotropic chromonic liquid crystal [an aqueous solution of sodium cromoglycate (DSCG)]. The influence of the DNA particles on the orientational order parameter of the liquid crystal was studied using polarized fluorescence spectroscopy. It was found that nanorods with a large aspect ratio (length to width ratio) at low concentrations (< 10 nM) reduce the orientational order only slightly, while shorter, compact nanorods and especially nanosheets reduce the order parameter to a larger extent. Investigations by means of static and dynamic light scattering show that the DNA particles agglomerate at higher concentrations (> 10 nM), even in an isotropic buffer solution. This makes the production of liquid-crystalline nanocomposites with a high DNA particle concentration more difficult.
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