Adaptive und schaltbare Grenzflächen basierend auf strukturierten Kolloiden

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Harting
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422916531

Ziel dieses Projekts ist ein fundamentales Verständnis dynamischer Benetzungsvorgänge auf flexiblen, adaptiven oder schaltbaren Substraten. Mit Hilfe von Gitter-Boltzmann Simulationen und einfachen analytischen Modellen wollen wir neuartige Strategien zur Herstellung funktionaler Grenzflächen mit Hilfe von an Flüssigkeitsgrenzflächen angelagerten Kolloiden finden.Hierzu werden wir uns die großen Fortschritte, die die Teilchensynthese in den letzen Jahren verzeichnen konnte, zu Nutze machen. Es ist heute möglich, Partikel mit sehr spezifischen Eigenschaften, wie beispielsweise wohl definierten Formen und Oberflächeneigenschaften oder der Möglichkeit diese Teilchen durch externe Felder zu manipulieren, herzustellen. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte Janusteilchen, welche unterschiedliche Eigenschaften an verschiedenen Positionen ihrer Oberfläche aufweisen. Diese Teilchen können sogar so hergestellt werden, dass sie auf externe Stimulationen (Licht, Wärme, externe Felder, etc.) reagieren und ihre Eigenschaften ändern. Lagert man sie an einer Flüssigkeitsgrenzfläche an, können sie vielversprechende Kandidaten zur Herstellung neuartiger adaptiver oder schaltbarer Grenzflächen sein. Zum Beispiel können Janusteilchen mit hydrophoben und hydrophilen Teilen ihrer Oberfläche an einer Grenzfläche rotieren und damit die Benetzungseigenschaften dieser Oberflächedynamisch verändern. Haben solche Teilchen einen magnetischen Kern, lassen sie sich sogar mit angelegten magnetischen Feldern beeinflussen. Wir werden solche Systeme systematisch mit Hilfe von Computersimulationen untersuchen, wobei der Fokus auf der Adaptivität undSteuerbarkeit der Benetzungseigenschaften liegen soll. Am Beispiel eines Tropfens auf einer flüssig-flüssig Grenzfläche (“flüssiges Substrat”), sowie Grenzflächen, die mit homogenen und anisotropen Teilchen bestückt sind, werden wir verstehen, welchen Einfluss die Teilchen haben und wie sie mit Hilfe externer Felder “schaltbar” werden.

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