Opto-chemisch induzierte, phoretisch angetriebene Strömungen realisieren temporäre mikrofluidische Strukturen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Svetlana Santer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509424697

In diesem Projekt soll eine neuartige Methode zur Manipulation kolloidaler Partikel and Grenzflächen in wässriger Lösung etabliert und im Detail theoretisch charakterisiert werden. Die Phänomenologie der lichtinduzierten Diffusioosmose dient vordergründig dazu, lokale sowie globale Strömungsmuster zu generieren, die durch die Intensitätsverteilung einer externen Strahlungsquelle in nahezu beliebige Formen gebracht werden können. Vordergründig soll dabei das Konzept einer lichtgesteuerten, virtuellen Mikrofluidik implementiert werden, in der die Rolle externer Pumpen oder Kanäle sowie Kammern von der effektiven Wirkung komplexer Strömungsmuster übernommen wird. Hier soll über ein Proof-of-Concept hinaus eine detaillierte theoretische Analyse der mesoskopischen, phoretisch getriebenen Hydrodynamik ausgearbeitet werden, um eine möglichst genaue Abbildung von Strömungsmustern zu einem „Mikrofluidikäquivalent“ zu erreichen. Der Grenzfall thermisch-diffusionsgetriebener (Brownscher-) Bewegung dient hier als Ausgangspunkt, um Referenzexperimente so zu planen, dass sie direkt mit numerischen Simulationen vergleichbar werden . Aber auch über diese praxisorientierten Fragen hinaus bietet das Projektkonzept eine Fülle von Möglichkeiten, mit Hilfe derer Fragen rund um die Dynamik aktiver Partikel aus neuen Blickwinkeln betrachtet werden können. Zusammenfassend bietet dieses Projekt eine ungewöhnlich eng verzahnte Arbeit zwischen Theorie und Experiment bezüglich eines Systems weicher Materie, innerhalb dessen global induzierte und lokal partikelzentrierte Strömungsmuster sich überlagern lassen. Ihre Stärke und damit der nicht-Gleichgewichtscharakter lässt sich dabei nahezu stufenlos einstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. John F. Brady, Ph.D.