L'objectif de cette thèse est d'étudier la signification de l'eau dissoute dans les magmas tracée par les inclusions vitreuses dans les olivines. Pour se faire nous avions besoin d'avoir accès à une méthode à forte résolution spatiale permettant d'obtenir facilement, rapidement et précisément une large base de données sur inclusions. Ainsi, le déroulement de cette thèse a d'abord été orienté vers un développement de la spectroscopie Raman. Nous avons ainsi proposé une méthode permettant de comprendre et contrôler les différents effets de matrice affectant les procédures analytiques (GCA, 2009; Chemical Geology, 2009). Cette méthode a ensuite été testée sur échantillons naturels (inclusions vitreuses) sur une large gamme de compositions mafiques (trachyandésite à basanite) et validée par une comparaison avec la spectroscopie infrarouge (GCA, soumis). Les nouveaux coefficients d'absorptivité infrarouge déterminés pour les compositions mafiques couplés aux données de la littérature nous ont permis d'identifier l'évolution de ces coefficients en fonction de la chimie des verres. La dernière partie de ce travail concerne l'étude du comportement de l'eau dans les liquides primaires piégés sous forme d'inclusions (exemple de La Sommata, Vulcano). Après une campagne d'échantillonnage, nous avons réalisé une étude fine de la composition (éléments majeurs et volatils dissous CO2, S, Cl) des inclusions et de leurs olivines hôtes à l'état naturel et soumises à des expériences hautes températures (1200-1250°C). Les résultats chimiques et isotopiques (D/H) démontrent la fidélité des inclusions pour tracer le caractère primaire et hydraté des magmas en contexte de subduction.

<p>Crystallization of C₆₀ and C₇₀ from organic solution often leads to the formation of new solvates and other fullerene compounds. In the present thesis, a number of such solvates were obtained and their phase transitions studied using <i>in situ</i> "in solution" techniques. New fullerene materials can be also obtained using High Pressure High Temperature (HPHT) treatment. The formation of C₆₀ polymers in thin films and bulk samples has been studied in situ over a wide pressure-temperature range.</p><p>New methods for single-crystal growth of fullerenes and their compounds have been developed. It was found by <i>in situ</i> "in solution" XRD and Raman spectroscopy that solvate C₆₀ crystals with benzene, toluene and hexane are stable only in equilibrium with their solution. Their melting points coincide with the maximum in the temperature dependence of solubility. C₇₀ solvates grown from these solutions are stable out of solution, and decompose above the boiling points of the solvents. Vibrational signatures were found for the C₆₀ and C₇₀ solvates which are very similar to these for fullerene-sulfur compounds obtained as thin films and single crystals. A new C₇₀S₈ compound was obtained as relatively large single crystals. </p><p>C₆₀ polymerisation under HPHT conditions was studied on thin films and showed a thickness effect on the phase transition around 20 GPa. Superhard and superelastic films were obtained by treatment at 23 GPa and 570K. In situ Raman and XRD studies were performed on bulk samples at pressures up to 27 GPa and temperatures up to 850K. Below 13 GPa, only one- and two-dimensional polymers were found to form during the heating. The observed polymerisation pathway suggests a gradual increase in polymerisation. Above 18 GPa, the <i>in situ</i> Raman spectra obtained during heating remained almost unchanged. The XRD study showed that heating at 830K and 13 GPa leads to the formation of a rhombohedral phase with a volume per C₆₀ molecule of 560-570 ų/M, which is below the value for two-dimensional polymers. Nevertheless, no superhard, highly dense phases were observed under these conditions, in contrast to previous studies.</p>

Reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) was used as a controlling technique for studying the aqueous heterophase polymerization. The polymerization rates obtained by calorimetric investigation of ab initio emulsion polymerization of styrene revealed the strong influence of the type and combination of the RAFT agent and initiator on the polymerization rate and its profile. The studies in all-glass reactors on the evolution of the characteristic data such as average molecular weight, molecular weight distribution, and average particle size during the polymerization revealed the importance of the peculiarities of the heterophase system such as compartmentalization, swelling, and phase transfer. These results illustrated the important role of the water solubility of the initiator in determining the main loci of polymerization and the crucial role of the hydrophobicity of the RAFT agent for efficient transportation to the polymer particles. For an optimum control during ab-initio batch heterophase polymerization of styrene with RAFT, the RAFT agent must have certain hydrophilicity and the initiator must be water soluble in order to minimize reactions in the monomer phase. An analytical method was developed for the quantitative measurements of the sorption of the RAFT agents to the polymer particles based on the absorption of the visible light by the RAFT agent. Polymer nanoparticles, temperature, and stirring were employed to simulate the conditions of a typical aqueous heterophase polymerization system. The results confirmed the role of the hydrophilicity of the RAFT agent on the effectiveness of the control due to its fast transportation to the polymer particles during the initial period of polymerization after particle nucleation. As the presence of the polymer particles were essential for the transportation of the RAFT agents into the polymer dispersion, it was concluded that in an ab initio emulsion polymerization the transport of the hydrophobic RAFT agent only takes place after the nucleation and formation of the polymer particles. While the polymerization proceeds and the particles grow the rate of the transportation of the RAFT agent increases with conversion until the free monomer phase disappears.<br><br> The degradation of the RAFT agent by addition of KPS initiator revealed unambigueous evidence on the mechanism of entry in heterophase polymerization. These results showed that even extremely hydrophilic primary radicals, such as sulfate ion radical stemming from the KPS initiator, can enter the polymer particles without necessarily having propagated and reached a certain chain length. Moreover, these results recommend the employment of azo-initiators instead of persulfates for the application in seeded heterophase polymerization with RAFT agents.<br><br> The significant slower rate of transportation of the RAFT agent to the polymer particles when its solvent (styrene) was replaced with a more hydrophilic monomer (methyl methacrylate) lead to the conclusion that a complicated cooperative and competitive interplay of solubility parameters and interaction parameter with the particles exist, determining an effective transportation of the organic molecules to the polymer particles through the aqueous phase. The choice of proper solutions of even the most hydrophobic organic molecules can provide the opportunity of their sorption into the polymer particles. Examples to support this idea were given by loading the extremely stiff fluorescent molecule, pentacene, and very hydrophobic dye, Sudan IV, into the polymer particles.<br><br> Finally, the first application of RAFT at room temperature heterophase polymerization is reported. The results show that the RAFT process is effective at ambient temperature; however, the rate of fragmentation is significantly slower. The elevation of the reaction temperature in the presence of the RAFT agent resulted in faster polymerization and higher molar mass, suggesting that the fragmentation rate coefficient and its dependence on the temperature is responsible for the observed retardation. / Um neue Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften zu erstellen, muss man in der Lage sein, die Struktur der Moleküle zu kontrollieren, aus denen die Materialien bestehen. Für das Maßschneidern solcher neuer Eigenschaften besitzen Polymere ein großes Potenzial: Dies sind sehr lange Moleküle, die aus einer großen Zahl von kleineren Einheiten aufgebaut sind. Proteine und DNS sind Beispiele für natürliche Polymere; Plastik und Gummi sind Beispiele für künstliche Polymere. Letztere werden üblicherweise durch das Zusammenfügen einer Reihe von kleineren Molekülen, den Monomeren, hergestellt. Schon lange versuchen Wissenschaftler, die Anordnung, Anzahl und Art dieser Monomere zu kontrollieren, die sich in der Struktur der Polymermoleküle widerspiegeln. Die gebräuchlichste Methode zur kommerziellen Produktion von Polymeren ist die so genannte freie radikalische Polymerisation. Die Strukturkontrolle durch diese Methode ist jedoch relativ schwierig und wurde maßgeblich erst im letzten Jahrzehnt entwickelt. Trotz der Existenz einiger effektiver Kontrollmethoden ist ihre industrielle Anwendung bislang sehr beschränkt, weil sie nicht für die Emulsionspolymerisation verwendbar sind. Die Emulsionspolymerisation ist die gängigste Technik in der industriellen Produktion von Polymeren. Es handelt sich dabei um ein vergleichsweise umweltfreundliches Verfahren, denn es werden keine organischen Lösungsmittel verwendet. Stattdessen dient Wasser als Lösungsmittel, in dem die Polymere in Form von kleinen, fein verteilten Partikeln vorliegen. In der Natur kommt dieses Prinzip beispielsweise in Pflanzen bei der Bildung von Kautschuk - allgemein als Latex bezeichnet - vor. Schließlich ist die Emulsionspolymerisation einfach durchzuführen: Das Produkt ist in vielen Fällen gebrauchsfertig, und es gibt viele technische Vorteile im Vergleich zu anderen Herstellungsprozessen.<br><br> Doch bevor die Probleme beim Einsatz von Kontrollmethoden in der Emulsionspolymerisation gelöst werden können, müssen erst ihre Ursachen geklärt werden. Dies ist eine unverzichtbare Vorraussetzung zum Übertragen von Forschungsergebnissen auf das tägliche Leben.<br><br> Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Probleme, die für die kontrollierte radikalische Polymerisation in Emulsion von Bedeutung sind. Die wichtigste Fragestellung in der Emulsionspolymerisation zielt auf die Löslichkeit der Reaktionskomponenten in den verschiedenen Phasen, wie z.B. in Wasser oder in den Polymerpartikeln. Die Kontrollmethode der Wahl für diese Arbeit ist "Reversibler Additions-Fragmentierungs Transfer" (RAFT). Die RAFT-Methode ist die modernste Kontrollmethode, und sie ist für viele Reaktionsbedingungen und viele Arten von Monomeren anwendbar.

The Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) process using the new RAFT agent benzyldithiophenyl acetate is shown to be a powerful polymerization tool to synthesize novel well-defined amphiphilic diblock copolymers composed of the constant hydrophobic block poly(butyl acrylate) and of 6 different hydrophilic blocks with various polarities, namely a series of non-ionic, non-ionic comb-like, anionic and cationic hydrophilic blocks. The controlled character of the polymerizations was supported by the linear increase of the molar masses with conversion, monomodal molar mass distributions with low polydispersities and high degrees of end-group functionalization. <br><br> The new macro-surfactants form micelles in water, whose size and geometry strongly depend on their composition, according to dynamic and static light scattering measurements. The micellization is shown to be thermodynamically favored, due to the high incompatibility of the blocks as indicated by thermal analysis of the block copolymers in bulk. The thermodynamic state in solution is found to be in the strong or super strong segregation limit. Nevertheless, due to the low glass transition temperature of the core-forming block, unimer exchange occurs between the micelles. Despite the dynamic character of the polymeric micellar systems, the aggregation behavior is strongly dependent on the history of the sample, i.e., on the preparation conditions. The aqueous micelles exhibit high stability upon temperature cycles, except for an irreversibly precipitating block copolymer containing a hydrophilic block exhibiting a lower critical solution temperature (LCST). Their exceptional stability upon dilution indicates very low critical micelle concentrations (CMC) (below 4∙10^-4 g∙L^-1). All non-ionic copolymers with sufficiently long solvophobic blocks aggregated into direct micelles in DMSO, too. Additionally, a new low-toxic highly hydrophilic sulfoxide block enables the formation of inverse micelles in organic solvents. <br><br> The high potential of the new polymeric surfactants for many applications is demonstrated, in comparison to reference surfactants. The diblock copolymers are weakly surface-active, as indicated by the graduate decrease of the surface tension of their aqueous solutions with increasing concentration. No CMC could be detected. Their surface properties at the air/water interface confer anti-foaming properties. The macro-surfactants synthesized are surface-active at the interface between two liquid phases, too, since they are able to stabilize emulsions. The polymeric micelles are shown to exhibit a high ability to solubilize hydrophobic substances in water. / Amphiphile sind Moleküle, die aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Molekülteil aufgebaut sind. Beispiele für Amphiphile sind Tenside, deren makromolekulares Pendant amphiphile Block-Copolymere sind, die häufig auch als Makro-Tenside bezeichnet sind. Ihre Lösungseigenschaften in einem selektiven Lösungsmittel, i.e., ein für einen Block gutes und für den anderen schlechtes Lösungsmittel, sind analog zu denen von Tensiden. Die Unverträglichkeit der Polymersegmente führt zu einer von hydrophoben Wechselwirkungen getriebenen Mikrophasenseparation, d.h. zur Selbstorganisation der amphiphilen Makromoleküle zu Mizellen unterschiedlichster Form, während die kovalente Bindung zwischen den Blöcken eine Makrophasenseparation verhindert. Aufgrund ihres besonderen strukturellen Aufbaus adsorbieren Makro-Tenside an Grenzflächen, was zahlreiche Anwendungen, z.B. zur (elektro)sterischen Stabilisierung von Emulsionen und Dispersionen findet. <br><br> Die vorliegende Arbeit demonstriert, dass die neuen kontrollierten radikalischen Polymerisationen wie die RAFT-Methode („Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer“) für die Synthese von neuen wohldefinierten amphiphilen Diblock-Copolymerstrukturen sehr gut geeignet sind. Eine Reihe von neuen amphiphilen Diblock-Copolymeren wurde mittels RAFT synthetisiert, mit einem konstanten hydrophoben Block und verschiedenen hydrophilen Blöcken unterschiedlichster Polaritäten. Die engen Molmassenverteilungen und der lineare Aufstieg der Molmassen mit dem Umsatz belegen den kontrollierten Charakter der Polymerisation. <br><br> Die thermodynamisch favorisierte Selbstorganisation der synthetisierten Blockcopolymere in Wasser führt zur Bildung von Mizellen, deren Eigenschaften aber von der Präparationsmethode stark abhängig sind. Korrelationen zwischen den Mizelleigenschaften und der Blockcopolymerstruktur zeigen, dass die Mizellgröße vor allem von der Länge des hydrophoben Blocks kontrolliert wird, wohindagegen die Natur des hydrophilen Blocks der entscheidende Faktor für die Mizellgeometrie ist. Die gebildeten Mizellen sind besonders stabil gegenüber Verdünnung und Temperaturzyklen, was ein großer Vorteil für eventuelle Anwendungen ist. Wegen der niedrigen Glasübergangstemperatur des hydrophoben Blocks findet ein Austausch von Makromolekülen zwischen den Mizellen statt, d.h. es handelt sich um dynamische Mizellsysteme. <br><br> Das Potential der neuen Makrotenside für Anwendungen wurde untersucht. Die Polymermizellen zeigen eine hohe Kapazität wasserunlösliche Substanzen in Wasser zu solubilisieren. Die Blockcopolymere sind grenzflächenaktiv, d.h. sie adsorbieren an Wasser / Luft oder Wasser / Öl Grenzflächen. Entsprechend sind die Blockcopolymere in der Lage, Emulsionen zu stabilisieren oder als Antischaumsubstanzen zu wirken.

Crystallization of C60 and C70 from organic solution often leads to the formation of new solvates and other fullerene compounds. In the present thesis, a number of such solvates were obtained and their phase transitions studied using in situ "in solution" techniques. New fullerene materials can be also obtained using High Pressure High Temperature (HPHT) treatment. The formation of C60 polymers in thin films and bulk samples has been studied in situ over a wide pressure-temperature range. New methods for single-crystal growth of fullerenes and their compounds have been developed. It was found by in situ "in solution" XRD and Raman spectroscopy that solvate C60 crystals with benzene, toluene and hexane are stable only in equilibrium with their solution. Their melting points coincide with the maximum in the temperature dependence of solubility. C70 solvates grown from these solutions are stable out of solution, and decompose above the boiling points of the solvents. Vibrational signatures were found for the C60 and C70 solvates which are very similar to these for fullerene-sulfur compounds obtained as thin films and single crystals. A new C70S8 compound was obtained as relatively large single crystals. C60 polymerisation under HPHT conditions was studied on thin films and showed a thickness effect on the phase transition around 20 GPa. Superhard and superelastic films were obtained by treatment at 23 GPa and 570K. In situ Raman and XRD studies were performed on bulk samples at pressures up to 27 GPa and temperatures up to 850K. Below 13 GPa, only one- and two-dimensional polymers were found to form during the heating. The observed polymerisation pathway suggests a gradual increase in polymerisation. Above 18 GPa, the in situ Raman spectra obtained during heating remained almost unchanged. The XRD study showed that heating at 830K and 13 GPa leads to the formation of a rhombohedral phase with a volume per C60 molecule of 560-570 Å3/M, which is below the value for two-dimensional polymers. Nevertheless, no superhard, highly dense phases were observed under these conditions, in contrast to previous studies.

Des nouveaux ligands multidentes associant la fonction iminophosphorane (P=N) et des donneurs de types thiolates ou phenolates ont été développés au cours de la thèse. La synthèse de ces ligands présentement plusieurs avantages comme l'utilisation des produits bon marche ou la facilité de monter en échelle. Tous les ligands montrent une grande capacité de se coordiner avec plusieurs métaux, y comprise les métaux de transition, aluminium (group principal) et yttrium (terre-rare). Les complexes résultant de ces coordinations ont été étudiés théoriquement par les calculs DFT et expérimentalement par plusieurs techniques de spectroscopies électromagnétiques (RMN multi-noyaux, diffraction aux rayons X, RPE, UV-Vis, IR). Leur activités catalytiques ont été évaluées en tant que catalyseurs dans l'oligomerisation d'éthylène et la polymérisation de lactide pour des polymères biodégradables. En particulier, la synthèse des plusieurs ligands tétradentes phosphasalens a été mise au point. Ces ligands sont des homologues phosphorés des ligands Salen, qui, eux, ont fait l'objet d'études extensives ces dernières années. Les ligands phosphasalen ont été démontrés d'avoir une grande flexibilité et d'être excellent donneurs d'électrons. Grâce à ces propriétés, ils seront capables de stabiliser des métaux de haut degré d'oxydation. Un premier exemple très encourageant a été fait avec l'étude sur le complexe [Ni(III)-phosphasalen]. Ces ligands phosphasalens s'avèrent également très intéressants en catalyse. En effet, les complexes yttrium de ces ligands sont parmi les meilleurs initiateurs pour la polymérisation de lactide par ouverture de cycles, en terme de performance et stereoselectivity, alors que les complexes salen sont pas ou très peu active pour la même réaction. Ces études pionnières ouvrent plusieurs perspectives pour l'application des ligands phosphasalen en chimie de coordination et catalyse.

Vanliga arkoffsetfärger innehåller pigment, trioglycerid, mineraloljor eller vegetabiliska oljor, naturliga hartser, alkyder och tillsatser såsom torkmedel, antioxidanter och vaxer.Tryckfärger för olika ändamål torkar genom skilda processer. Arkoffsetfärger torkar i två steg. Först sker oljeabsorption och sedan sker en kombination av oxidation och polymerisation. I detta steg är det bindemedlet och oljorna som förlorar dubbelbindningar, kortare molekyler reagerar och bildar längre molekylkedjor, vilket resulterar i att färgen torkar. Den kemiska torkningen initieras av luftens syre. Tryckfärgers torkningsförlopp tar alltför lång tid och detta arbete avsåg att genom GRT-utvärdering utvärdera hur temperatur, tillgång av syre och fuktvattenhållningen i tryckpressen påverkar torktiden för tre olika papperskvaliteter.Examensarbetet visade att temperaturen påverkar torktiden mycket. En ökning från 23 ºC till 40 ºC minskade torktiden med upp till en tredjedel. För att syret ska reducera torktiden måste tillgången vara stor. Endast ökning av sprutpulvrets grovlek gav inget utslag, men torkning vid fritt lufttillträde minskade torktiden till en sjättedel jämfört med torkning i stapel. För att torkningen inte ska ta onödigt lång tid ska fuktvattennivån i pressen vara låg.

In this study a number of cage alkenes were synthesised and tested for activity towards ringopening metathesis polymerisation (ROMP) with the commercially available catalysts 55 (Grubbs-I) and 56 (Grubbs-II). The first group of monomers are derivatives of tetracyclo[6.3.0.04,1105,9]undec-2-en-6-one (1). The synthesis of these cage alkenes are summarised in Scheme 7.1. The cage alkene 126b was synthesised by a Diels-Alder reaction between 1 and hexachlorocyclopentadiene (9, Scheme 7.2). The geometry of 126b was determined from XRD data. Knowledge of the geometry of 126b also established the geometry of 127 since conformational changes during the conversion from 126b to 127 are unlikely. Synthesis of the cage alkene 125 by the cycloaddition of 9 to 118 failed. The cage alkene exo-11- hydroxy-4,5,6,7,16,16-hexachlorohexacyclo[7.6.1.03,8.02,13.010,14]hexa-dec-5-ene (124, Scheme 7.3) could therefore not be prepared. Synthesis of 125 by reduction of 126b with various reduction systems was not successful. Theoretical aspects of these reactions were investigated with molecular modelling. A possible explanation for the unreactive nature of 126b towards reduction is presented, but the lack of reactivity of 118 towards 9 eluded clear explanations. The synthesis of cage alkenes from 4-isopropylidenepentacyclo[5.4.0.02,6.03,10.05,9]-undecane-8,11- dione (23) did not meet with much success (Scheme 7.4). Numerous synthetic methods were investigated to affect the transformation from 134a/134b to 135 (Scheme 7.5). These attempts evolved into theoretical investigations to uncover the reasons for the observed reactivity. Possible explanations were established by considering the differences and similarities between the geometries and electronic structures of reactive and unreactive cage alcohols. ROMP of cage monomers based on 1 were mostly unsuccessful. Only the cage monomer 127 showed some reactivity. Endocyclic cage monomers with a tetracycloundecane (TCU) framework showed no reactivity. The results from NMR experiments verified the experimental results. Hexacyclo[8.4.0.02,9.03,13.04,7.04,12]tetradec-5-en-11,14-dione (3) exhibited notable ROMP reactivity. Examination of the orbitals of the cage alkenes used in this study suggested that the reactivity of 1 and 3 could possibly be enhanced by removal of the carbonyl groups. Decarbonylation of 1 and 3 yielded the cage hydrocarbons 159 and 175, respectively. ROMP tests revealed that 175 is an excellent monomer, but 159 was unreactive. The results obtained for the ROMP reactions in this study was rationalised by considering aspects such as ring strain, energy profiles, steric constraints, and frontier orbital theory. The concept of ring strain is less useful when describing the reactivity of cage alkenes towards ROMP and therefore the concepts of fractional ring strain and fractional ring strain energy (RSEf) were developed. A possible link between RSEf and the ROMP reactivity of cage alkenes was also established. The following criteria were put forth to predict the reactivity or explain the lack of reactivity of cage alkenes towards ROMP reactions with Grubbs-I and Grubbs-II. The criteria for ROMP of cage monomers: 1. Sufficient fractional ring strain energy (RSEf). 2. A reasonable energy profile when compared to a reference compound such as cyclopentene. 3. Ability to form a metallacyclobutane intermediate with reasonable distances between different parts of the cage fragment. 4. Sufficient ability of the polymer fragment to take on a conformation that exposes the catalytic site. 5. Sufficient size, shape, orientation and energy of HOMO and/or NHOMO at the alkene functionality of the cage monomer and of the LUMO at the catalytic site. / Thesis (Ph.D. (Chemistry))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012

Die selbständige, gerichtete Bewegung von biologischen Zellen ist eine der grundlegendsten und komplexesten Erscheinungen der Natur. In höher entwickelten Lebewesen spielt die Zellbewegung eine wichtige Rolle, z.B. bei der Entwicklung des Organismus, bei der Funktion des Immunsystems aber auch bei der Metastase von Krebszellen. Die physikalischen Prozesse die dieser Fähigkeit zugrunde liegen, sind im Fokus dieser Arbeit. Um besser zu verstehen welche Prozesse im Einzelnen und in welcher Kombination den Zellen erlauben sich gerichtet fortzubewegen, wurde in der vorliegenden Arbeit ein representatives Modellsystem von motilen Zellen untersucht. Fischkeratozyten bewegen sich in vitro regelmäßig und gleichförmig, relativ schnell über die Substratfläche, und stellen aus physikalischer Sicht eine optimierte, sich selbständig bewegende Polymermaschine dar. Um Kräfte in der Bewegungsebene der Zellen zu untersuchen, wurde in der vorliegenden Arbeit eine neuartige, auf dem Rasterkraftmikroskop (RKM) basierende Methode entwickelt. Zusätzlich wurden hochaufgelöste, mit dem Phasenkontrastmikroskop aufgenommene Bilderserien analysiert und die Geschwindigkeitsverteilung in der Zelle durch Korrelationsalgorithmen bestimmt. Die Struktur des Polymernetzwerkes wurde in mit Fluoreszenzfarbstoff markierten Zellen untersucht, und elastische Eigenschaften wurden mit rheologischen RKM-Messungen bestimmt. Traktionskraftmessungen an elastischen Substraten runden das umfassende Bild ab. Durch Veränderung der molekularen Strukturen mit verschiedenen Chemikalien, die unterschiedliche Prozesse im Gesamtsystem stören, konnte nun ein Phasenraum der Kraftgenerierungsprozesse untersucht und unterschiedliche Effekte verschiedenen Prozessen eindeutig zugeordnet werden. Es wurde somit erstmalig experimentell bewiesen, dass die Polymerisation von Aktin die treibende Kraft am vorderen Rand der Zelle ist. Darüber hinaus wurde das Verhalten des Kraftaufbaus mit einem Model beschrieben, das Aufschluss über die Funktionsweise der darunterliegenden Aktinpolymerstrukturens gibt. Desweiteren wurde in der Mitte der Zelle, zwischen vorderem Rand und Zellkörper, erstmalig eine rückwärtsgerichtete Kraft gemessen, die wichtig ist um ein Kräftegleichgewicht zu erstellen. Ein Model das auf entropischen Kräften im Polymersystem basiert, beschreibt diese kontraktilen Kräfte und ordnet sie der Depolymerisation von Aktin zu. Die Bewegung des Zellkörpers wiederum basiert auf dem Zusammenspiel dieser beiden Mechanismen, sowie der Kontraktion von Aktin und Aktinbündeln durch molekulare Motoren. Eine umfassendes Charakterisierung über verschiedene lokale Mechanismen und ihrer Wechselwirkungen konnte somit erstellt werden, und damit das Verständnis der Kraftgenerierung zur Zellbewegung vertieft.

Polymer/clay nanocomposites consisting of an epoxy resin matrix filled with organoclays have been investigated. The main objective of this study was to determine which combination of components led to the greatest enhancement in properties of the epoxy resin. Exfoliation of the clay was desired, as exfoliated nanocomposites are known to exhibit great improvements in mechanical properties [1]. The epoxy resins studied were di-functional DGEBA and tetra-functional TGDDM. The epoxy resin was cured with three different hardeners, these included: the high functionality amine hardener, TETA, and two anhydride hardeners, accelerated MTHPA and pure HHPA. The three organoclays used, contained alkylammonium cations and were also compared to the unmodified clay. Morphology was investigated by XRD and TEM, and the flexural properties of the resulting nanocomposites were studied. The effect that the addition of an organoclay has on the cure of the epoxy resin was investigated using MDSC. Both the temperatures required to cure the resin with, and without, the clay, and any changes in the total heat flow that occurred were studied. The Tg++ of the cured nanocomposites was also measured using MDSC. The heat flow results indicated that the clays added to the epoxy resins act as a physical barrier, which prevents the resin from reaching full cure. In the higher functional resin, the addition of clay resulted in a significant decrease in the total heat flow, suggesting that a large amount of epoxy remains uncured, and, as a result, there should be a reduction in the amount of cross-linking. The lower cross-link density led to a significantly lower Tg and the mechanical properties were also poorer. The reactivity of the hardener towards the resin was found to have the greatest impact on the cured nanocomposite morphology. Intragallery polymerisation occurring at a faster rate than the extragallery polymerisation causes exfoliation. In order to achieve a balance that favours intragallery polymerisation, it was found that the curing reaction was required to be catalysed by the alkylammonium cation of the organoclay, and not catalysed by other means. The DGEBA cured with HHPA provided the largest layer expansion in the clay structure due to the alkylammonium cation catalysing the anhydride ring-opening reaction. The effect was not seen with TGDDM due to the tertiary amine in its structure. The accelerator within the MTHPA assisted extragallery polymerisation of the resin and the TETA cured readily without additional catalysis.