Intrinsische Analyse der dynamischen Benetzung auf weichen Oberflächen

• Antragsteller: Dr. Marcello Sega
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422794127

Oberflächenphänomene sind bemerkenswert, weil sie von extremen Kräften dominiert werden, die direkt an den Grenzflächen lokalisiert sind, in einem räumlichen Bereich, der normalerweise nur wenige (1-3) molekulare Schichten umfasst.Im Fall von Fluiden oder weichen Materialien wölben jedoch thermisch aktivierte Oberflächenkapillarwellen die Grenzfläche in größeren Maßstäben, was den Versuch vereitelt, ihre Struktur und Dynamik mit molekularer Auflösung durch herkömmliche Analysen atomistischer Simulationstrajektorien zu untersuchen.Stattdessen wurden in den letzten Jahren erfolgreich intrinsische Analyseansätze eingesetzt, um ohne die störende Schmierwirkung von Kapillarwellen die Struktur von Fluid-Fluid- und Fluid-Gas-Grenzflächen zu analysieren.In diesem Projekt wird vorgeschlagen, diese Ansätze für ternäre Systeme zu verallgemeinern und auf flüssige Tröpfchen auf weichen Substraten anzuwenden, um so ein klareres Bild der molekularen Struktur und Dynamik nahe der Kontaktlinie im thermodynamischen Gleichgewicht und während des Loslösens des Tropfens (\emph{depinning}) zu erhalten.In unserem vorgeschlagenen Ansatz werden wir sowohl ein vereinfachtes Modell eines Tropfens auf weichem Substrat als auch ein realistisches Modell atomistischer Auflösung eines Wassertropfens auf der Oberfläche einer Polyelektrolyt-Mehrfachschicht untersuchen. Das Modellsystem wird es uns ermöglichen, einen breiten Parameterbereich zu erfassen, einschließlich unterschiedlicher Arten von gelösten Stoffen, und somit Trends zu untersuchen, mit verfügbaren theoretischen Modellen zu vergleichen und diese Modelle zu erweitern. Das Wasser-Polyelektrolytsystem wird uns andererseits die Möglichkeit geben, Zusammenhänge zwischen mikroskopischen Veränderungen an der Kontaktlinie und den resultierenden makroskopischen Effekten quantitativ zu untersuchen und direkt mit experimentellen Messungen zu vergleichen. Mit diesem Ansatz werden wir das aktuelle Bild der Eigenschaften beweglicher Kontaktlinien zu einer bisher unerreichten Auflösung befördern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2171: Dynamische Benetzung flexibler, adaptiver und schaltbarer Oberflächen