Die Eigenschaften von in Lösungsmitteln suspendierten synthetischen und biologischen nanoskopischen Partikeln unterscheiden sich in der unmittelbaren Nähe einer Grenzfläche deutlich von ihrem Verhalten im Volumen. Diese Veränderungen werden durch statische und hydrodynamische Wechselwirkungen zwischen den Partikeln und der Grenzfläche verursacht und führen schließlich zu grenzflächenbedingten Änderungen der makroskopischen Materialeigenschaften wie der Rheologie oder dem Phasenverhalten. Diese Effekte sind nicht nur von wissenschaftlichem Interesse, sondern spielen auch bei vielen technologischen, biologischen und biomedizinischen Prozessen eine Rolle, von der Trocknungskinetik von Beschichtungen über die Annäherung eines Virus oder eines Medikamententrägers an eine Zellwand bis hin zur Bewegung von Proteinen in Membranen.

Wir untersuchen die zugrundeliegenden Mechanismen auf der Nanometerskala mit Hilfe grenzflächenempfindlicher Streutechniken.

Durch den Einsatz der Total-Internal-Reflektions-Mikroskopie (TIRM) können wir die Energieprofile der Wechselwirkung zwischen kolloidalen Partikeln und einer flachen Wand mit einer noch nie zuvor erreichten Kraftauflösung im Femto-Newton-Bereich bestimmen.

Mittels dynamischer Lichtstreuung mit evaneszenter Beleuchtung lässt sich die Brownsche Teilchendynamik in der Nähe einer Grenzfläche untersuchen, wo sie durch hydrodynamische Wechselwirkung mit der Grenzfläche verlangsamt wird. Wir untersuchen den Einfluss der Partikelkonzentration, der Partikelwechselwirkung und der Partikelmorphologie auf diesen Effekt. Aktuelle Untersuchungen befassen sich mit der Dynamik von mit Proteinen beschichteten Partikeln im Bereich von Lipiddoppelschichten auf Glasträgern, als erster Schritt zu einem Modellsystem für Proteine in unmittlbarer Nähe von Zellmembranen.