Longitudinale elektromechanische Pulse und Ihre Wechselwirkung in der Nähe von Phasenumwandlungen

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias F. Schneider
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539638202

Das Superpositionsprinzip für Wellen versagt, wenn ein System in die Nähe eines Phasenübergangs getrieben wird. Dies wurde vor kurzem von uns anhand zweier kollidierender Pulse in einer 2nm dünnen Lipidmonolage demonstriert, indem wir nachwiesen, dass sich diese Pulse auslöschen. Dieses Ergebnis deutet klar daraufhin, dass in der Nähe des Phasenübergangs neuartige, nichtlineare Eigenschaften des Schalls, wie z. B. die Wechselwirkungen von Pulsen sowie eine neue Klasse (nichtlinearer) Chladni-Figuren, zu erwarten sind. Unser Ziel ist es, die Phänomenologie dieser Wechselwirkungen mit verschiedenen Methoden experimentell zu erfassen und die zu Grunde liegenden physikalischen Mechanismen theoretisch zu klären. Dazu werden Experimente zur Pulsausbreitung in monomolekularen Filmen (Lipidmonoschichten) sowie festkörpergestützten Lipiddoppelschichten (mit Hilfe von Oberflächenwellen kontrolliert) in der Nähe von Phasenumwandlungen durchgeführt und mit theoretischen Arbeiten, welche die physiko-chemischen Eigenschaften integrieren, kombiniert. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir die Rolle des Phasenübergangs bezüglich der Propagation und Wechselwirkung nichtlinearer, longitudinaler Pulse aus verschiedenen Blickwinkeln untersuchen: (1) Wie interagieren kollidierende longitudinale Pulse in der Nähe von Phasenübergängen? (2) Wie breiten sich Pulse in einem phasenseparierten System aus? und (3) Wie wirkt sich ein Phasenübergang auf stehende Wellen aus? Unsere theoretischen Modelle kombinieren Hydrodynamik, elektrische und chemische Kopplungen sowie (experimentell zugängliche) phänomenologische konstitutive Ausdrücke und versuchen so einer universellen physikalischen Beschreibung des Schalls in 2D in der Nähe von Phasenübergängen näher zu kommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Matan Mussel