Untersuchung der Dynamik weicher Materie mit langreichweitigen Wechselwirkungen in geometrisch bechränkten Systemen

• Antragsteller: Dr. Johannes Bleibel, seit 4/2018
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265342721

Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist eine systematische Untersuchung mittels Theorie, Simulation und Experiment der Dynamik geometrisch eingeschränkter Systeme weicher Materie mit langreichweitigen Wechselwirkungen. Das betrachtete System besteht aus superparamagnetischen Kolloidteilchen, welche aufgrund der Schwerkraft an einer Flüssigkeitsgrenzfläche gefangen sind. Für Kolloidteilchen deren Radien in der Größen-ordnung von zehn Mikrometern liegen treten dabei neben den, im externen Magnetfeld induzierten repulsiven Dipolwechselwirkungen, langreichweitige attraktive Kapillarwechselwirkungen auf, so dass das System insgesamt ein Analogon zur Newtonschen Gravitation in zwei Raumdimensionen repräsentiert. Wesentlicher Unterschied ist hierbei jedoch die variable, aber endliche Reichweite der attraktiven Wechselwirkung. Das Gesamtsystem stellt somit ein neues Modellsystem zur Untersuchung der Dynamik und Strukturbildung unter Berücksichtigung langreichweitiger attraktiver Wechselwirkungen dar. Besondere Aufmerksamkeit gebührt in diesem Zusammenhang dem niederdimensionalen Charakter und möglichen geometrischen Beschränkungen des Systems. Zusätzlich wird von den hydrodynamischen Wechselwirkungen in diesem System erwartet, dass sie einige Besonderheiten aufweisen, welche auf das komplexe Zusammenspiel der zweidimensionalen Schicht von Kolloidteilchen und dem sie umgebenden dreidimensionalen Fluid zurückzuführen sind, im Gegensatz zu rein zwei- oder dreidimensionalen Systemen. Das vorgeschlagene Projekt sieht eine Untersuchung mittels Experiment, Theorie und Simulation am selben System und in enger Kooperation vor. Diese Vernetzung verspricht zusätzliche Vorteile im Sinne einer fruchtbaren, gegenseitigen Bereicherung von Theorie und Experiment.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Dr. Peter Keim; Dr. Patrick Pfleiderer
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Georg Maret, bis 4/2018