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 - 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 - 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 - 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 -