Funktionalisierte Polymerstrukturen haben in letzter Zeit aufgrund ihrer Reaktion auf extern auferlegte Stimuli großes Interesse geweckt. Mithilfe solcher Bausteine können Materialien der nächsten Generation mit kontrollierbaren Eigenschaften entwickelt werden. Diese Arbeit befasst sich mit zwei Klassen von Polymersystemen mit nichttrivialer Architektur, Sternen und Ringen, die funktionalisierte Blöcke enthalten. In beiden Fällen führt die Kopplung zwischen einem Stimulus und funktionalisierten Blöcken zu einer charakteristischen mikroskopischen Dynamik, die einzigartigen makroskopischen Selbstorganisationswege eröffnet. Im Fall von Sternen, bei denen der Stimulus zu einer von der Lösungsmittelqualität abhängigen Anziehungskraft zwischen den funktionalisierten Blöcken führt, finden wir die Formation miteinander verbundener Mizellenaggregate in sehr verdünnten Lösungen und die Entwicklung einer netzwerkartigen Systemstruktur, wenn die Polymerkonzentration erhöht wird. Im Fall von Ringen, bei denen der Stimulus auf eine Nichtgleichgewichtsweise durch unterschiedliche Aktivitätsniveaus zwischen funktionalisierten und nicht funktionalisierten Blöcken eingeführt wird, finden wir die Bildung eines bisher nicht bekannten Materiezustands, der auf topologischen Threading-Einschränkungen und Aktivität bei hohen Polymerkonzentrationen beruht — das so- genannte aktive topologische Glas. Die Eigenschaften von Gleichgewichtsringpolymerschmelzen sowie diejenigen des aktiven topologischen Glases werden in Bezug auf bio- physikalische Phänomene im Zellkern weiter diskutiert.

Functionalized polymeric structures have recently attracted considerable interest due to their responsiveness to externally imposed stimuli. Such systems can be used to design next-generation materials with controllable properties. This work focuses on two classes of polymeric systems with nontrivial architectural composition, stars and rings, that contain functionalized blocks. In each case, the coupling between a stimulus and functionalized blocks introduces distinctive microscopic dynamics that can yield unique macroscopic self- organization pathways. In the case of stars, where the stimulus leads to the solvent quality dependent attraction strength between the functionalized blocks, we find the formation of interconnected micellar aggregates in very dilute solutions and the development of a network-like system structure as the polymer concentration is increased. In the case of rings, where the stimulus is introduced in a non-equilibrium way through different activity levels between functionalized and non-functionalized blocks, we find the formation of a hitherto unobserved state of matter that is built on topological threading constrains and activity at high polymer concentrations — the so-called active topological glass. The properties of equilibrium ring polymer melts as well as of the active topological glass are further discussed in relation to biophysical phenomena in the cell nucleus.