Kritische Casimirkräfte in kolloidalen Suspensionen

• Applicant: Professor Dr. Clemens Bechinger
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 168397438

Der Antrag beschäftigt sich mit der experimentellen Untersuchung kritischer Casimirkräfte in kolloidalen Suspensionen und den neuen Möglichkeiten, die sich durch diese Art der Wechselwirkung in weicher kondensierter Materie eröffnen. Kritische Casimirkräfte werden durch die räumliche Begrenzung von Konzentrationsfluktuationen in Flüssigkeiten nahe einem kritischen Punkt verursacht. Obwohl dieser Effekt bereits 1978 von Fisher und de Gennes vorhergesagt wurde, gelang es erst kürzlich, kritische Casimirkräfte direkt in kolloidalen Suspensionen zu beobachten. Das hervorstech-endste Charakteristikum kritischer Casimirkräfte ist deren ungewöhnlich starke Temperaturab-hängigkeit. Daneben sind aber auch Amplitude, Reichweite und sogar das Vorzeichen dieser Kraft durch kleinste Veränderungen in der Adsorptionspräferenz der Flüssigkeitskomponenten an den begrenzenden Oberflächen einstellbar. Diese Vielseitigkeit an Justagemöglichkeiten macht den kritischen Casimireffekt besonders interessant und eröffnet neue Perspektiven und Anwendungs-möglichkeiten kolloidaler Systeme. So lassen sich mit kritischen Casimirkräften beispielsweise sowohl isotrope als auch räumlich gerichtete Paarpotentiale erzeugen, deren Ani-sotropie in situ verändert werden kann. Dies ist z.B. im Hinblick auf die Herstellung offener Kolloidpackungen für photonische und phononische Anwendungen, aber auch für das Phasenverhalten dipolarer Flüssigkeiten von Interesse. Aufgrund des dielektrischen Kontrasts lassen sich elektrische Felder an kritische Fluktuationen ankoppeln. Damit sollte es möglich sein, kritische Casimirkräfte neben der Temperatur auch durch elektrische Felder gezielt zu steuern.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: Inverses optisches Mikroskop
• Instrumentation Group: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)