The purpose of this work was the synthesis of functional amphiphilic gradient copolymers by means of controlled radical polymerizations, more precisely Atom Transfer Radical Polymerization. Two different monomer combinations, tert- and n-butyl methacrylate and tert-butyl and benzyl methacrylate, were copolymerized. In a first step seven different linear statistical copolymers were synthesized by means of batch polymerization. They were used as comparative material and the analysis of the reaction kinetic yielded the effective rate constants and the copolymerization parameters of the monomers in the particular monomer systems. Furthermore required for gradient polymer syntheses AB-di-block copolymers were synthesized as a second kind of comparative material. With the results of the kinetic analysis the monomer addition programs for the semibatch polymerizations were calculated to prepare gradient copolymers. Four different gradient copolymers with different compositions of tBMA and nBMA (ftBMA= 0.5, 0.65, 0.75, 0.85) and one gradient copolymer of tBMA and BzMA (ftBMA= 0.5) were synthesized. All semibatch reactions proceeded controlled, i. e. with mostly suppressed termination reactions. The compositions of the resulting copolymers exhibited ''double-gradients''. The point of change of the compositions were located at 16%, respectively 11% of conversion. The effective compositional gradients φ = dF1/dp were φ = 0.53, 0.46, 0.28, 0.15 and 0.43. A systematic correlation between the thermal behavior of the gradient copolymers and their composition was not found, as opposed to the statistical and the di-block copolymers. Semibatch synthesis with online infrared-spectroscopy observation to control the monomer feed during the synthesis were used for the polymerization of gradient copolymers. It was not possible to calculate the change of compositions of the polymers because it was not known how much monomer was injected at a certain time of the polymerization. A second problem was that the experimental set-up was not gas-tight. Hence, oxygen led to termination reactions. Three different kinds of hydrolysis were investigated for the cleavage of the tert-butyl groups on the polymer chains. The obtained gradient copolymers were hydrolyzed with methanesulfonic acid to obtain the intended amphiphilic polymer chains. All reactions proceeded with quantitative conversion. Hence, functional amphiphilic copolymers were obtained.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anorganische, organische und biologische Makromoleküle und Nanomaterialen mit elektrochemischen und mikrogravimetrischen Methoden untersucht. Neue Peroxo-Zr(IV)/Hf(IV)-Polyoxometallate konnten erstmals elektrochemisch charakterisiert und ihr Potential als Oxidations- und Elektrokatalysatoren demonstriert werden. In cyclovoltammetrischen Messungen der Polyoxometallate (POMs) konnten die Peroxofunktionen anhand ihres irreversiblen Reduktionsstroms identifiziert werden, während die POM-Liganden den typischen reversiblen Strom ihrer W(VI/V)- Redoxsysteme zeigten. Die zugehörigen Ladungsmengen der kathodischen Halbreaktionen wurden mittels Coulometrie verifiziert. Die Sauerstofftransferaktivitäten der Peroxo-Zr/Hf-Polyoxometallate auf die Sulfid- bzw. Sulfoxidfunktion der organischen Modellsubstrate Methionin und Methioninoxid konnten mittels Cyclovoltammetrie und hydrodynamischer Voltammetrie mit einer rotierenden Scheibenelektrode über den abnehmenden kathodischen Stroms der Peroxofunktionen überwacht werden. Mittels CV- und UV/VIS-pH-Titrationen wurden zwei POM-Säurekonstanten ermittelt. Neue Preyssler-Polyoxometallat-Multilayer wurden nach dem Layer-by-Layer-Verfahren auf einer ITO-Quarzglasoberfläche adsorbiert und cyclovoltammetrisch charakterisiert. Es gelang der Herstellung der ersten Polyoxometallat-Viologendendrimer- und Polyoxometallat-Trimethylendipyridiniumdendrimer- Multilayer. In den Cyclovoltammogrammen der Multilayer fiel die Zuordnung der Wellen zu den einzelnen Redoxsystemen von Polyanion- und Polykationkomponente aufgrund von Überlagerung der Redoxsignale und deren starke gegenseitige Beeinflussung schwer. Mittels numerischer Integration konnten aus den Multilayer-Cyclovoltammogrammserien die geflossenen Ladungsmengen und Oberflächenbedeckungen berechnet werden. Ihr linearer Anstieg zeigt den linearen Stoffmengenzuwachs während der sukzessiven Adsorption der Polyanion-Polykation-Doppelschichten sowie die elektrochemische Zugänglichkeit aller Redoxzentren in den Mulitlayerverbundmaterialien. Die rekombinante Untereinheit C der VATPase wurde auf einer SAM-modifizierten Quarzkristallmikrowaage (QCM) spezifisch immobilisiert und mikrogravimetrisch detektiert. Die spezifische Bindung der Untereinheit C an die binäre Alkanthiolat-Matrix erfolgte über die Ni2+-komplexierte NTA-Funktion von Thiol 1, bei gleichzeitiger Unterdrückung der unspezifischen Proteinadsorption durch die Tetraethylenglykolfunktion von Thiol 2. Als Grund für die mit der QCM nicht nachweisbare biochemische Wechselwirkung von Untereinheit C und G-Aktin wurde eine sterische Blockade der Aktin-Bindungsstellen der auf der Matrixoberfläche immobilisierten Untereinheit C angenommen.