Aktivierte Prozesse in dünnen Schichten und stabilen Gläsern

• Antragsteller: Dr. Julian Helfferich
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278287554

Gläser, die auf ein Substrat aufgedampft wurden, legen eine außerordentliche thermodynamische und kinetische Stabilität an den Tag, die in gewöhnlichen Gläsern nur nach einem tausenden von Jahren dauernden Abkühlungsprozess erreicht würde. Diese bemerkenswerte Stabilität zeigt sich in einer niedrigen Enthalpie und einem hohem mechanischen Modul und wurde in experimentellen Studien an verschiedensten organischen Molekülen, sowie an metallischen Gläsern nachgewiesen. Es wird allgemein angenommen, dass die hohe Stabilität mit einer erhöhten Mobilität der Teilchen an der Oberfläche des Films zusammenhängt. Während zahlreiche experimentelle Studien durchgeführt wurden, existieren kaum numerische oder theoretische Arbeiten zu diesem Thema. Numerische Analysen sind von hohem Interesse, da sie einen Einblick in die mikroskopischen Konfigurationen und die mikroskopische Dynamik erlauben. Es ist insbesondere von Interesse wie sich die makroskopische Stabilität in der mikroskopischen Dynamik der Teilchen widerspiegelt und ob die zentralen Charakteristiken der Glasdynamik, d.h. aktivierte Dynamik, dynamische Heterogenitäten und kooperative Bewegung, auch in stabilen Gläsern eine wichtige Rolle spielen. Das Forschungsstipendium ermöglicht es mir in der Gruppe von Juan J. de Pablo am Institute for Molecular Engineering der Universität Chicago die mikroskopische Dynamik in stabilen Gläsern zu studieren. Ich werde insbesondere Alterungsprozesse im Zentrum und an der Oberfläche der dünnen Schicht studieren und die Hypothese testen, das der Film an der Oberfläche schneller altert. Zudem werde ich die Wachstumsfront, die sich beim erhitzen stabiler Gläser beobachten lässt, genauer untersuchen. Das Forschungsprojekt wird in enger Zusammenarbeit mit den Gruppen von Mark Ediger und Kenneth S. Schweizer durchgeführt werden. Mark Ediger an der Universität Wisconsin in Madison ist einer der führenden Experten zur experimentellen Herstellung und Untersuchung von stabilen Gläsern; Kenneth S. Schweizer an der Universität Illinois in Urbana-Champaign ist ein herausragender Forscher im Gebiet der Theorie der Glasdynamik.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Juan de Pablo