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High-Throughput Mechanical Characterization of Single Microgel Particles by Fluidic Force Microscopy

Titelangaben

Specht, Agnes ; Trippmacher, Steffen ; Raßmann, Nadine ; Rößler, Tamino ; Theis, Kathinka ; Albrecht, Krystyna ; Helfricht, Nicolas ; Groll, Jürgen ; Papastavrou, Georg:
High-Throughput Mechanical Characterization of Single Microgel Particles by Fluidic Force Microscopy.
In: Small. (2025) . - e05367.
ISSN 1613-6829
DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202505367

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
TRR 225: Von den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen Gewebemodellen
326998133

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The mechanical characterization of soft particulate materials by nanoindentation based on atomic force microscopy (AFM) is a well-established technique in materials science. However, this technique is very time-consuming for micrometer-sized particles as the indenter has to be centered on the particle apex. As microgels have a broad distribution of Young's moduli, it is important to measure many particles to achieve statistically reliable data. Here, a new approach to nanoindentation is presented where the roles of the sample and the indenter are reversed. The technique is based on fluidic force microscopy (FluidFM): The microgel particle is aspirated to the aperture of a cantilever with an internal channel connected to a microfluidic controller, and the microgel particle is subsequently ramped onto a flat substrate. The experimental validation is carried out with two different types of microgels: ene-functionalized polyoxazoline crosslinked with thiol-functionalized hyaluronic acid (POx-HASH) and polyacrylamide (PAAm). It is demonstrated that in combination with the simplified double contact model, the “inverted” nanoindentation can determine Young's moduli of microgel particles about 5–10 times faster. Moreover, the here-presented technique allows for performing indentation measurements on different substrates. Thereby, it becomes possible to elucidate the role of adhesion in the nanoindentation process.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: atomic force microscopy; fluidic force microscopy; mechanics of soft matter; microgels; nanoindentation
Institutionen der Universität: Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Physikalische Chemie II - Grenzflächen und Nanoanalytik
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Physikalische Chemie II - Grenzflächen und Nanoanalytik > Lehrstuhl Physikalische Chemie II - Grenzflächen und Nanoanalytik - Univ.-Prof. Dr. Georg Papastavrou
Forschungseinrichtungen > Institute in Verbindung mit der Universität > Bayerisches Polymerinstitut (BPI)
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB/Transregio 225 Von den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen Gewebemodellen
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 12 Aug 2025 06:40
Letzte Änderung: 12 Aug 2025 08:48
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/94381