TY - JOUR A1 - Spilker, A. A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank A1 - Wieland, M. T1 - Analyse der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen aus dem BAB-Netz N2 - Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätssicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Eine relevante Kenngröße bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungs- und Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient dar. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung, aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Betonfahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften der verwendeten Betone aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbandeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in numerische Modelle zu realitätsnahen Vorhersagen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt sowie hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem werden ausgewählte Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz dargestellt. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten. KW - Betonfahrbahndecken KW - Materialkennwerte KW - Thermischer Ausdehnungkoeffizient KW - Prüfverfahren PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000044 VL - 116 IS - 1 SP - 26 EP - 34 PB - John Wiley & Sons AN - OPUS4-54967 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wulfert, H. A1 - Keyßner, M. A1 - Ludwig, H.M. A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Schiffers, A. T1 - Hochreaktive Zementkomponenten aus Stahlwerksschlacken verbessern Ökologie und Ökonomie N2 - Stahlwerksschlacken besitzen keine ausgeprägte Hydraulizität. Deshalb haben sie bislang als Kompositmaterial im Zement noch keine Verbreitung gefunden. Stattdessen werden LD-Konverter- und Elektroofen-Schlacken insbesondere im Straßenbau in ungebundenen Tragschichten, aber auch in bituminös gebundenen Trag- und Deckschichten eingesetzt. Das Ziel einer zentralen Forschungsaufgabe bei der Loesche GmbH war und ist die Modifizierung dieser Schlacken, um daraus Produkte mit hohen Gebrauchswerteigenschaften zu generieren. Durch die Modifikationen soll hydraulisch hochreaktives Material bei gleichzeitiger Rückgewinnung des Metallinhaltes erzeugt werden. KW - Stahlwerkschlacke KW - LD-Schlacke KW - Zement KW - Lichtbogenofen KW - Alit KW - Hydraulizität PY - 2014 SN - 0340-4803 SN - 0340-479x VL - 133 IS - 12 SP - 45 EP - 50 PB - Verl. Stahleisen CY - Düsseldorf AN - OPUS4-30479 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnell, A. A1 - Rübner, Katrin A1 - Ludwig, H.-M. ED - Ludwig, H.-M. T1 - Herstellung von Leichtgranulaten aus mineralischen Reststoffen für die Anwendung in Leichtbetonen und Mörteln N2 - Bei mineralischen Bauabfällen und industriellen Reststoffen sind mit zu Heterogenität und Feinheit der Materialien auch die größten Verwertungsdefizite zu verzeichnen. Mangels geeigneter Trenn- und Sortierverfahren stellt eine stoffliche Verwertung im Prozess "Aufbaukörnungen" insbesondere für die feinen Fraktionen Alternative dar. Die Eignung von Mauerwerkbruch mit unterschiedlichen Zusammensetzungen für die Herstellung von Aufbaukörnungen wurde nachgewiesen. Testreihen im Labor und unter Praxisbedingungen in einem Betonwerk zeigen, dass die Eigenschaften von Leichtbetonen mit Aufbaukörnungen als leichte Gesteinskörnung mit denen herkömmlicher Leichtbetone hervorragend vergleichbar sind. Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts werden die Eignungsuntersuchungen von thermisch porosierten Leichtgranulaten für den Einsatz in Leichtbetonen -mörteln vertieft. Unter Einsatz der Leichtgranulate sollen Sonderbetone zur Herstellung von Leichtbetonelementen konzipiert werden. In Restauriermörteln und Steinersatzmassen für die Denkmalpflege sollen hingegen insbesondere die fein Leichtgranulate mit Korngrößen < 2 mm eingesetzt. werden. T2 - 19. Ibausil - Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 16.09.2015 KW - Leichtgranulat KW - Mauerwerkbruch KW - Mineralischer Reststoff KW - Leichtbeton KW - Restauriermörtel PY - 2015 SN - 978-3-00-050225-5 VL - 2 SP - 2-259 EP - 2-266 AN - OPUS4-34877 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Donskyi, Ievgen A1 - Drüke, M. A1 - Silberreis, K. A1 - Lauster, D. A1 - Ludwig, K. A1 - Kühne, C. A1 - Unger, Wolfgang A1 - Böttcher, C. A1 - Herrmann, A. A1 - Dernedde, J. A1 - Adeli, M. A1 - Haag, R. T1 - Interactions of fullerene-polyglycerol sulfates at viral and cellular interfaces N2 - Understanding the mechanism of interactions of nanomaterials at biointerfaces is a crucial issue to develop new antimicrobial vectors. In this work, a series of water-soluble fullerene-polyglycerol sulfates (FPS) with different fullerene/polymer weight ratios and varying numbers of polyglycerol sulfate branches are synthesized, characterized, and their interactions with two distinct surfaces displaying proteins involved in target cell recognition are investigated. The combination of polyanionic branches with a solvent exposed variable hydrophobic core in FPS proves to be superior to analogs possessing only one of these features in preventing interaction of vesicular Stomatitis virus coat glycoprotein (VSV-G) with baby hamster kidney cells serving as a model of host cell. Interference with L-selectin-ligand binding is dominated by the negative charge, which is studied by two assays: a competitive surface plasmon resonance (SPR)-based inhibition assay and the leukocyte cell (NALM-6) rolling on ligands under flow conditions. Due to possible intrinsic hydrophobic and electrostatic effects of synthesized compounds, pico- to nanomolar half maximal inhibitory concentrations (IC50) are achieved. With their highly antiviral and anti-inflammatory properties, together with good biocompatibility, FPS are promising candidates for the future development towards biomedical applications. KW - Fullerene-Polyglycerol Sulfates KW - Fullerene KW - Biointerfaces KW - XPS PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/smll.201800189 SN - 1613-6829 SN - 1613-6810 VL - 14 IS - 17 SP - 1800189, 1 EP - 7 PB - WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA CY - Weinheim AN - OPUS4-44573 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schnell, A. A1 - Rübner, Katrin A1 - Vöge, M. A1 - Ludwig, H.-M. ED - Thomé-Kozmiensky, K. J. ED - Thiel, S. ED - Thomé-Kozmiensky, E. ED - Friedrich, B. ED - Pretz, T. ED - Quicker, P. ED - Senk, D. G. ED - Wortruba, H. T1 - Halbtechnische Herstellung von Recycling-Granulaten aus Mauerwerkbruch-Ton-Mischungen und ihre Anwendung in Leichtbeton N2 - Das Projektziel bestand in der Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von leichter Gesteinskörnung für Beton und Mörtel aus ziegelhaltigen Bau- und Abbruchabfällen durch thermische Porosierung. Hierzu erfolgte nach einem mehrstufigen mechanischen Prozess eine thermische Stabilisierung der RC-Granulate (RCG). Nach Laborversuchen wurden RCG im halbtechnischen Maßstab hergestellt. Als Ausgangsmaterial dienten Mauerwerkbruch bzw. Gemische aus Mauerwerkbruch und Ton. Dabei wurde die gesamte Prozesskette vom Granulieren der Ausgangsmehle bis zur thermischen Behandlung im Drehrohrofen in einem Produktionsschritt dargestellt. Die erzeugten RCG sind mit Rohdichten zwischen 780 und 1800 kg/m³ leichte Gesteinskörnungen. In den Applikationsuntersuchungen erfolgte eine vollständige Verwertung des gesamten beim Brennprozess entstehenden Materials, von den Körnungen kleiner 2 mm für leichte Steinergänzungsmörtel (Leichtmörtel) bis zu den Körnungen 2-8 mm für Leichtbeton. Die RCG und die damit erzeugten Betone wurden umfangreich charakterisiert. Die Leichtbetone mit RCG wurden abschließend in Applikationsversuchen eingesetzt. KW - Bauschutt KW - Mauerwerkbruch KW - Leichtbeton KW - Stoffliches Recycling KW - RC-Leichtgranulate KW - Leichte Gesteinskörnungen PY - 2017 SN - 978-3-944310-35-0 VL - 4 SP - 329 EP - 342 PB - TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky CY - Neuruppin ET - 1 AN - OPUS4-44116 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hildebrandt, L. A1 - von der Au, Marcus A1 - Zimmermann, T. A1 - Reese, A. A1 - Ludwig, J. A1 - Pröfrock, D. T1 - A metrologically traceable protocol for the quantification of trace metals in different types of microplastic N2 - The presence of microplastic (MP) particles in aquatic environments raised concern About possible enrichment of organic and inorganic pollutants due to their specific surface and chemical properties. In particular the role of metals within this context is still poorly understood. Therefore, the aim of this work was to develop a fully validated acid digestion protocol for metal analysis in different polymers, which is a prerequisite to study such interactions. The proposed digestion protocol was validated using six different certified reference materials in the microplastic size range consisting of polyethylene, polypropylene, acrylonitrile butadiene styrene and polyvinyl chloride. As ICP-MS/MS enabled time-efficient, sensitive and robust analysis of 56 metals in one measurement, the method was suitable to provide mass fractions for a multitude of other elements beside the certified ones (As, Cd, Cr, Hg, Pb, Sb, Sn and Zn). Three different microwaves, different acid mixtures as well as different temperatures in combination with different hold times were tested for optimization purposes. With the exception of Cr in acrylonitrile butadiene styrene, recovery rates obtained using the optimized protocol for all six certified reference materials fell within a range from 95.9% ± 2.7% to 112% ± 7%. Subsequent optimization further enhanced both precision and recoveries ranging from 103% ± 5% to 107 ± 4% (U; k = 2 (n = 3)) for all certified metals (incl. Cr) in acrylonitrile butadiene styrene. The results clearly show the analytical challenges that come along with metal analysis in chemically resistant plastics. Addressing specific analysis Tools for different sorption scenarios and processes as well as the underlying kinetics was beyond this study’s scope. However, the future application of the two recommended thoroughly validated total acid digestion protocols as a first step in the direction of harmonization of metal analysis in/on MP will enhance the significance and comparability of the generated data. It will contribute to a better understanding of the role of MP as vector for trace metals in the environment. KW - Microplatic KW - Digestion KW - Analytical Chemistry PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-510727 DO - https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236120 VL - 15 IS - 7 SP - e0236120 AN - OPUS4-51072 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tan, K. H. A1 - Sattari, S. A1 - Beyranvand, S. A1 - Faghani, A. A1 - Ludwig, K. A1 - Schwibbert, Karin A1 - Böttcher, C. A1 - Haag, R. A1 - Adeli, M. T1 - Thermoresponsive Amphiphilic Functionalization of Thermally Reduced Graphene Oxide to Study Graphene/Bacteria Hydrophobic Interactions N2 - An understanding of the interactions of 2D nanomaterials with pathogens is of vital importance to developing and controlling their antimicrobial properties. In this work, the interaction of functionalized graphene with tunable hydrophobicity and bacteria is investigated. Poly-(ethylene glycol)-block-(poly-N-isopropylacrylamide) copolymer (PEG-b-PNIPAM) with the triazine joint point was attached to the graphene Surface by a nitrene [2 + 1] cycloaddition reaction. By thermally switching between hydrophobic and hydrophilic states, functionalized graphene sheets were able to bind to bacteria. Bacteria were eventually disrupted when the functionality was switched to the hydrophobic state. On the basis of measuring the different microscopy methods and a live/dead viability assay, it was found that Escherichia coli (E. coli) bacteria are more susceptible to hydrophobic interactions than B. cereus bacteria, under the same conditions. Our investigations confirm that hydrophobic interaction is one of the main driving forces at the presented graphene/bacteria interfaces and promotes the antibacterial activity of graphene derivatives significantly. KW - 2D nanomaterials KW - Functionalized graphene KW - Antimicrobial KW - Hydrophobic interaction PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b03660 VL - 35 IS - 13 SP - 4736 EP - 4746 PB - ACS Publications AN - OPUS4-49235 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spilker, A. A1 - Stelzner, Ludwig T1 - Analyse der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen aus dem BAB-Netz N2 - Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätskontrolle und -sicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Einen relevanten Kennwert bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungsund Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient von Beton dar. Dieser beeinflusst beispielsweise maßgeblich das Längsdehnungsverhalten des Deckensystems sowie das Ausmaß von Plattenkrümmungen und Fugenbewegungen. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Fahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften, wie z. B. der thermische Ausdehnungskoeffizient der verwendeten Betone, aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbandeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in moderne Rechenmodelle zu validen Ergebnissen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt und hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem erfolgt die Darstellung ausgewählter Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten. T2 - Betonstraßentagung 2019 CY - Aschaffenburg, Germany DA - 26.09.2019 KW - Thermische Dehnung KW - Fahrbahndeckenbetone KW - Baustoffe PY - 2019 SN - 978-3-86446-260-3 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-49485 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnell, A. A1 - Rübner, Katrin A1 - Ihlenfeldt, Toni A1 - Vöge, M. A1 - Ludwig, H.-M. ED - Ludwig, H.-M. T1 - Leichtbetone mit Recycling-Granulaten aus Mauerwerkbruch-Ton-Mischungen N2 - Mineralische Bauabfälle stellen in den Industrienationen den größten Abfallstrom dar. Allein in Deutschland fallen jährlich mehr als 50 Mio. Tonnen Bauschutt an, der hauptsächlich aus Beton- und Mauerwerkbruch besteht. Dabei nehmen die Verwertungs- und Recyclingquoten bei den bereits etablierten herkömmlichen Einsatzgebieten für aufbereitete Bau- und Abbruchabfälle mit zunehmender Heterogenität des Materials ab. Ein höherwertiges Recycling mit dem Ziel das aufbereitete Material in hochwertigen Betonprodukten einzusetzen erfolgt heute in Deutschland lediglich im Rahmen von Pilotprojekten. So können die groben Körnungen des Betonbruchs als rezyklierte Gesteinskörnung im Beton eingesetzt werden. Besonders eingeschränkte Verwertungsmöglichkeiten liegen für Mauerwerkbruch vor, einem Gemisch aus Beton, Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton, Mörtel, Natursteinen und anderen mineralischen Bestandteilen. Die Ursache hierfür ist neben der heterogenen Zusammensetzung des Materials auch dessen feine Kornverteilung, die durch den bei der mechanischen Aufbereitung zwangsläufig anfallenden Feinkornanteil von 30 bis über 40 Prozentbedingt ist. Defizite in der Verwertung bestehen also besonders bei heterogenen feinkörnigen Gemischen. Hier müssen Ansätze gefunden werden, um eine hochwertige Wiederverwertung zu ermöglichen. Dafür ist eine möglichst gute Trennung der einzelnen Materialfraktionen ein bewährter Ansatz. Während Metalle mittels Band- und Wirbelstromabscheidern und leichte Fremdbestandteile über Windsichtung und Dichtesortierung ausgetragen werden können, ist eine Trennung der Materialien Ziegel, Mörtel und Beton, insbesondere für die feinen Fraktionen, derzeit technologisch und wirtschaftlich nicht umsetzbar. Ein rohstoffliches Recycling dieser heterogen zusammengesetzten Abfälle unter Nutzung ihrer chemisch-mineralogischen Zusammensetzung ohne eine vorherige Trennung in die einzelnen Materialfraktionen bietet sich als Alternative an. Ergebnisse zur Herstellung von Leichtgranulaten aus Mauerwerkbruch und Tonen in einem thermischen Prozess ähnlich der Blähtonherstellung wurden bereits mehrfach veröffentlicht. Diese Recycling-Granulate (RCG) sollen unter anderem als leichte Gesteinskörnung für Betone verwendet werden. Gegenstand dieses Beitrags sind Ergebnisse aus dem Verbundforschungsprojekt „RC-Leichtgranulate“ zum Einsatz der RCG in Leichtbeton. T2 - ibausil 2018 - 20. Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2918 KW - Recycling KW - Mauerwerkbruch KW - Leichte Gesteinskörnungen KW - Recyclinggranulat KW - Leichtbeton KW - Ton PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 VL - 2 SP - 2-381 EP - 2-388 PB - F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde CY - Weimar AN - OPUS4-46697 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lak, A. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Schilling, M. A1 - Ludwig, F. T1 - Resolving particle size modality in bi-modal iron oxide nanoparticle suspensions N2 - Particle size modality in bi-modal iron oxide suspensions was resolved by exploiting complex ac-susceptibility (ACS), small angle X-ray scattering (SAXS) and photon cross-correlation spectroscopy. To explain dynamic magnetic response of bi-modal suspensions, the Debye model was expanded to a linear superposition form allowing for the contribution of both particle fractions. This modified and adopted model is able to resolve the bi-modal particle size distributions. The SAXS curves of mono- and bi-modal suspensions were fitted well using a Monte Carlo simulation scheme, allowing the detection of bi-modal particle size distributions with high precision. KW - Iron oxide nanoparticle KW - Bi-modal size distribution characterization KW - Complex ac-susceptibility KW - Small angle X-ray scattering KW - Modeling KW - Nanotechnology KW - SAXS KW - Nanoparticles PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.08.050 SN - 0304-8853 VL - 380 SP - 140 EP - 143 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-32563 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heinke, D. A1 - Gehrke, N. A1 - Ludwig, F. A1 - Steinhoff, U. A1 - Pankhurst, Q. A. A1 - Lüdtke-Buzug, K. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Johansson, Ch. T1 - NanoMag - Standardization of Analysis Methods for Magnetic Nanoparticles N2 - The NanoMag project brings together various leading experts in magnetic nanoparticle synthesis as well as nanoparticle analysis and characterization from research institutes, companies, universities and metrology institutes that will perform cutting-edge research and develop applications in the field of magnetic particles. This work is supported by the European Commission Framework Programme7 under the NanoMag project [grant agreement no 604448]. T2 - 2015 5th International Workshop on Magnetic Particle Imaging (IWMPI) CY - Istanbul, Turkey DA - 26.03.2015 KW - nanoparticles PY - 2015 UR - http://www.nanomag-project.eu/ SN - 978-1-4799-7269-2 SN - 978-1-4799-7271-5 DO - https://doi.org/10.1109/IWMPI.2015.7107065 VL - 2015 SP - P39 PB - IEEE AN - OPUS4-37324 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mohammadifar, E. A1 - Ahmadi, V. A1 - Gholami, M.F. A1 - Oehrl, A. A1 - Kolyvushko, O. A1 - Nie, C. A1 - Donskyi, Ievgen A1 - Herziger, S. A1 - Radnik, Jörg A1 - Ludwig, K. A1 - Böttcher, C. A1 - Rabe, J.P. A1 - Osterrieder, K. A1 - Azab, W. A1 - Haag, R. A1 - Adeli, M. T1 - Graphene-Assisted Synthesis of 2D Polyglycerols as Innovative Platforms for Multivalent Virus Interactions N2 - 2D nanomaterials have garnered widespread attention in biomedicine and bioengineering due to their unique physicochemical properties. However, poor functionality, low solubility, intrinsic toxicity, and nonspecific interactions at biointerfaces have hampered their application in vivo. Here, biocompatible polyglycerol units are crosslinked in two dimensions using a graphene-assisted strategy leading to highly functional and water-soluble polyglycerols nanosheets with 263 ± 53 nm and 2.7 ± 0.2 nm average lateral size and thickness, respectively. A single-layer hyperbranched polyglycerol containing azide functional groups is covalently conjugated to the surface of a functional graphene template through pH-sensitive linkers. Then, lateral crosslinking of polyglycerol units is carried out by loading tripropargylamine on the surface of graphene followed by lifting off this reagent for an on-face click reaction. Subsequently, the polyglycerol nanosheets are detached from the surface of graphene by slight acidification and centrifugation and is sulfated to mimic heparin sulfate proteoglycans. To highlight the impact of the two-dimensionality of the synthesized polyglycerol sulfate nanosheets at nanobiointerfaces, their efficiency with respect to herpes Simplex virus type 1 and severe acute respiratory syndrome corona virus 2 inhibition is compared to their 3D nanogel analogs. Four times stronger in virus Inhibition suggests that 2D polyglycerols are superior to their current 3D counterparts.2D nanomaterials have garnered widespread attention in biomedicine and bioengineering due to their unique physicochemical properties. However, poor functionality, low solubility, intrinsic toxicity, and nonspecific interactions at biointerfaces have hampered their application in vivo. Here, biocompatible polyglycerol units are crosslinked in two dimensions using a graphene-assisted strategy leading to highly functional and water-soluble polyglycerols nanosheets with 263 ± 53 nm and 2.7 ± 0.2 nm average lateral size and thickness, respectively. A single-layer hyperbranched polyglycerol containing azide functional groups is covalently conjugated to the surface of a functional graphene template through pH-sensitive linkers. Then, lateral crosslinking of polyglycerol units is carried out by loading tripropargylamine on the surface of graphene followed by lifting off this reagent for an on-face click reaction. Subsequently, the polyglycerol nanosheets are detached from the surface of graphene by slight acidification and centrifugation and is sulfated to mimic heparin sulfate proteoglycans. To highlight the impact of the two-dimensionality of the synthesized polyglycerol sulfate nanosheets at nanobiointerfaces, their efficiency with respect to herpes Simplex virus type 1 and severe acute respiratory syndrome corona virus 2 inhibition is compared to their 3D nanogel analogs. Four times stronger in virus Inhibition suggests that 2D polyglycerols are superior to their current 3D counterparts. KW - 2D Materials KW - Graphene template KW - Multivalency KW - Polyglycerol KW - Virus inhibition PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527726 DO - https://doi.org/10.1002/adfm.202009003 VL - 31 IS - 32 SP - 2009003 PB - Wiley VCH AN - OPUS4-52772 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Cakir, Cafer Tufan A1 - Piotrowiak, T. A1 - Reinholz, Uwe A1 - Ludwig, A. A1 - Emmerling, Franziska A1 - Streli, C. A1 - de Oliveira Guilherme Buzanich, Ana A1 - Radtke, Martin T1 - Exploring the Depths of Corrosion: A Novel GE-XANES Technique for Investigating Compositionally Complex Alloys N2 - In this study, we propose the use of nondestructive, depth-resolved, element-specific characterization using grazing exit X-ray absorption near-edge structure spectroscopy (GE-XANES) to investigate the corrosion process in compositionally complex alloys (CCAs). By combining grazing exit X-ray fluorescence spectroscopy (GE-XRF) geometry and a pnCCD detector, we provide a scanning-free, nondestructive, depth-resolved analysis in a sub-micrometer depth range, which is especially relevant for layered materials, such as corroded CCAs. Our setup allows for spatial and energy-resolved measurements and directly extracts the desired fluorescence line, free from scattering events and other overlapping lines. We demonstrate the potential of our approach on a compositionally complex CrCoNi alloy and a layered reference sample with known composition and specific layer thickness. Our findings indicate that this new GE-XANES approach has exciting opportunities for studying surface catalysis and corrosion processes in real-world materials. KW - Degradation mechanisms KW - Grazin exit XANES KW - Depth resolved XANES KW - Compositional complex alloys KW - Corrosion PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c00404 VL - 95 SP - 4810 EP - 4818 PB - ACS Publications AN - OPUS4-57823 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bender, P A1 - Balceris, C. A1 - Ludwig, F A1 - Posth, O A1 - Bogart, L. K. A1 - Szczerba, Wojciech A1 - Castro, A A1 - Nilsson, L A1 - Costo, R A1 - Gavilan, H A1 - Gonzalez-Alonso, D A1 - de Pedro, I A1 - Barquin, L. F. A1 - Johansson, C T1 - Distribution functions of magnetic nanoparticles determined by a numerical inversion method N2 - In the present study, we applied a regularized inversion method to extract the particle size, magnetic moment and relaxation-time distribution of magnetic nanoparticles from small-angle x-ray scattering (SAXS), DC magnetization (DCM) and AC susceptibility (ACS) measurements. For the measurements the particles were colloidally dispersed in water. At first approximation the particles could be assumed to be spherically shaped and homogeneously magnetized single-domain particles. As model functions for the inversion, we used the particle form factor of a sphere (SAXS), the Langevin function (DCM) and the Debye model (ACS). The extracted distributions exhibited features/peaks that could be distinctly attributed to the individually dispersed and non-interacting nanoparticles. Further analysis of these peaks enabled, in combination with a prior characterization of the particle ensemble by electron microscopy and dynamic light scattering, a detailed structural and magnetic characterization of the particles. Additionally, all three extracted distributions featured peaks, which indicated deviations of the scattering (SAXS), magnetization (DCM) or relaxation (ACS) behavior from the one expected for individually dispersed, homogeneously magnetized nanoparticles. These deviations could be mainly attributed to partial agglomeration (SAXS, DCM, ACS), uncorrelated surface spins (DCM) and/or intra-well relaxation processes (ACS). The main advantage of the numerical inversion method is that no ad hoc assumptions regarding the line shape of the extracted distribution functions are required, which enabled the detection of these contributions. We highlighted this by comparing the results with the results obtained by standard model fits, where the functional form of the distributions was a priori assumed to be log-normal shaped. KW - SAXS KW - Small-angle X-ray scattering KW - Nanoparticle PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-429373 DO - https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa73b4 SN - 1367-2630 VL - 19 SP - 073012, 1 EP - 073012, 19 PB - IOP Publ. Ltd. AN - OPUS4-42937 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stinville, J.C. A1 - Charpagne, M.A. A1 - Maaß, Robert A1 - Proudhon, H. A1 - Ludwig, W. A1 - Callahan, P.G. A1 - Wang, F. A1 - Beyerlein, I.J. A1 - Echlin, M.P. A1 - Pollock, T.M. T1 - Insights into Plastic Localization by Crystallographic Slip from Emerging Experimental and Numerical Approaches N2 - Advanced experimental and numerical approaches are being developed to capture the localization of plasticity at the nanometer scale as a function of the multiscale and heterogeneous microstructure present in metallic materials. These innovative approaches promise new avenues to understand microstructural effects on mechanical properties, accelerate alloy design, and enable more accurate mechanical property prediction. This article provides an overview of emerging approaches with a focus on the localization of plasticity by crystallographic slip. New insights into the mechanisms and mechanics of strain localization are addressed. The consequences of the localization of plasticity by deformation slip for mechanical properties of metallic materials are also detailed. KW - Slip localization KW - Metallic materials KW - Experimental and numerical techniques KW - Mechanical properties KW - Plasticity PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-578398 DO - https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-080921-102621 SN - 1531-7331 VL - 53 SP - 275 EP - 317 AN - OPUS4-57839 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Page, T.M. A1 - Nie, C. A1 - Neander, L. A1 - Povolotsky, T.L. A1 - Sahoo, A.K. A1 - Nickl, Philip A1 - Adler, J.M. A1 - Bawadkji, O. A1 - Radnik, Jörg A1 - Achazi, K. A1 - Ludwig, K. A1 - Lauster, D. A1 - Netz, R.R. A1 - Trimpert, J. A1 - Kaufer, B. A1 - Haag, R. A1 - Donskyi, Ievgen T1 - Functionalized Fullerene for Inhibition of SARS-CoV-2 Variants N2 - As virus outbreaks continue to pose a challenge, a nonspecific viral inhibitor can provide significant benefits, especially against respiratory viruses. Polyglycerol sulfates recently emerge as promising agents that mediate interactions between cells and viruses through electrostatics, leading to virus inhibition. Similarly, hydrophobic C60 fullerene can prevent virus infection via interactions with hydrophobic cavities of surface proteins. Here, two strategies are combined to inhibit infection of SARS-CoV-2 variants in vitro. Effective inhibitory concentrations in the millimolar range highlight the significance of bare fullerene’s hydrophobic moiety and electrostatic interactions of polysulfates with surface proteins of SARS-CoV-2. Furthermore, microscale thermophoresis measurements support that fullerene linear polyglycerol sulfates interact with the SARS-CoV-2 virus via its spike protein, and highlight importance of electrostatic interactions within it. All-atom molecular dynamics simulations reveal that the fullerene binding site is situated close to the receptor binding domain, within 4 nm of polyglycerol sulfate binding sites, feasibly allowing both portions of the material to interact simultaneously. KW - Covalent functionalization KW - Fullerene KW - SARS-CoV 2 KW - Sulfated materials KW - Virus inhibition PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-568672 DO - https://doi.org/10.1002/smll.202206154 SN - 1613-6810 SP - 1 EP - 8 PB - Wiley VCH AN - OPUS4-56867 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -