2D collidal quasicrystals based on ferrofluids

• Applicant: Professor Dr. Georg Maret
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2000 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5249674

Gegenstand dieses Teilprojektes ist die Herstellung und Untersuchung von zweidimensionalen (2D) kolloidalen Quasikristallen. Dazu soll ein Modellsystem entwickelt werden, welches aus einer Suspension von Mikrometer großen Latexteilchen in einem Ferrofluid besteht. Solche diamagnetischen Einschlüsse in einem (super-)paramagnetischen Hintergrundmedium einwickeln in einem von außen angelegten Magnetfeld ein magnetisches Dipolmoment, proportional dem Produkt aus Magnetfeldstärke und Suszeptibilität des Ferrofluids. Somit kann die Stärke der magnetischen Dipol-Wechselwirkung dieser Teilchen, die bei Einschluß der Teilchen in einer Ebene mit Richtung des Magnetfeldes senkrecht dazu rein repulsiven Charakter hat, sehr einfach variiert werden. Daher können Struktur und Dynamik der Kolloide in solchen 2D Modellsystemen leicht gesteuert werden. Für monodisperse Latexteilchen, d.h. identischer Magnetisierung, lassen sich in einfacher Weise fluide und kristalline 2D-Phasen erzeugen. Variiert man nun das Größenverhältnis in einer binären Mischung von Polystyrolteilchen so sollten in bestimmten Bereichen des Phasenraumes - neben amorphen - auch quasi-kristalline Phasen auftreten. Gegenstand des Projektes ist nach dem Nachweis des Existenz solcher quasi-kristallinen kolloidalen Phasen die Untersuchung ihrer Struktur und Dynamik beim Schmelzprozeß, sowie des Verhaltens solcher Systeme unter lokalen Deformationen, die mittels Lichtkräften ("optische Tweezer") hervorgerufen werden können. Mit Hilfe dieser Manipulation einzelner suspendierter Kolloide durch einen optischen Tweezer sollten schließlich auch rheologische Untersuchungen der Ferrofluide auf Mikro bzw. 100-Nanometer Skala möglich sein.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1104: Colloidal Magnetic Fluids: Basics, Development and Application of New Ferrofluids
• Participating Person: Professor Dr. Urs Gasser