Feedback-kontrollierte Relaxationspfade von responsiven Kolloiden

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim Dzubiella
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Experimentelle und Theoretische Polymerphysik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431945604

Dieses Projekt (P6 der RU) konzentriert sich auf das Verständnis und die theoretische Beschreibung interner, zeitverzögerter Rückkopplungseffekte bei der Nichtgleichgewichtsrelaxation von flüssigen Dispersionen aus responsiven kolloidalen Mikrogelpartikeln. Diese weichen, stimuli-responsiven Makromoleküle verändern ihre Größe als Antwort auf äußere Reize, was sie für Anwendungen wie Wirkstofffreisetzung und Katalyse, die intrinsisch außerhalb des Gleichgewichts ablaufen, besonders relevant macht. Das Ziel des Projekts ist es, zu untersuchen, wie interne Freiheitsgrade (DoFs), insbesondere die Partikelgröße, die globale Relaxationsdynamik dieser Kolloide beeinflussen, wenn sie gestört werden und zwischen Gleichgewichtszuständen übergehen. Mithilfe von Brownscher Dynamik-Simulationen und vergröberten theoretischen Modellen wird analysiert, wie die Zeitskala der Rückkopplung durch die internen Freiheitsgrade die zeitliche Entwicklung makroskopischer Observablen wie Dichte und Strukturordnungsparameter beeinflusst. Das Projekt entwickelt reduzierte – zeitlokale und zeitnichtlokale – Modelle, die die beobachteten Relaxationspfade (in einem reduzierten, niederdimensionalen Phasenraum) der Nichtgleichgewichtsflüssigkeiten beschreiben. Damit trägt das Projekt nicht nur zu einem grundlegenden Verständnis der Nichtgleichgewichtsrelaxation komplexer Flüssigkeiten bei, sondern leistet auch einen Beitrag zur Entwicklung adaptiver Materialien mit programmierbarem und hochgradig nichtlinearem Antwortverhalten. Durch die Kombination von partikelaufgelösten Computersimulationen mit reduzierten theoretischen Modellen im Nichtgleichgewicht leistet Projekt P6 damit einen wesentlichen Beitrag zu den übergeordneten Zielen der RU.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5099: Reduktion der Komplexität von Nichtgleichgewichtssystemen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Tanja Schilling
• Kooperationspartner: Professor Dr. Arturo Moncho Jordá