Polyelektrolyte: Grundlegende Probleme bei der Beschreibung weitverbreiteter Substanzen

In den letzten Jahren hat die Physik der weichen kondensierten Materie („soft condensed matter”) erheblich an Bedeutung gewonnen. Sie greift viele Probleme auf, die diese Materialien in der Chemie und der Biologie aufgeworfen haben. Besonders interessant sind in diesem Umfeld die sog. Polyelektrolyte: Diese Makromoleküle, die elektrische Ladungen dissoziieren können, spielen in der Biologie wie auch in der Chemie eine zentrale Rolle. Zu ihnen gehören fast alle Biopolymere (die DNA, die meisten Proteine, usw.). Auch aus der angewandten Chemie sind sie, z.B. bei Dispersionsfarben, Viskositätsmodifikatoren, Stabilisatoren oder als Absorber in Hygieneartikeln und im Umweltschutz, nicht mehr wegzudenken (s. Abb. 1). Wir wollen am Beispiel der Polyelektrolyte zeigen, wie die Physik hilft, bestehende Probleme klar zu formulieren, und wie sie mit ihren vielfältigen Verfahren zu deren Lösung beitragen kann.