Konvektion in kolloidalen Suspensionen magnetischer Partikel

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Lücke
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5449908

Die Konvektion in von unten beheizten horizontalen Schichten von kolloidalen Flüssigkeiten - insbesondere von Ferrofluiden, d.h. Suspensionen von etwa 10 nm großen magnetischen Partikeln in verschiedenen Trägerflüssigkeiten - soll theoretisch/numerisch untersucht werden. Diese kolloidalen Suspensionen zeigen zum einen eine sehr geringe Diffusionskonstante der nanoskaligen Partikel und zum anderen einen sehr großen Soret-Effekt, d.h. einen starken Antrieb von Konzentrationsströmen durch Temperaturgradienten, was sie deutlich von molekularen binären Mischungen unterscheidet. Das wirkt sich insbesondere auch auf die bei geringen Heizraten realisierbaren Konvektionszustände aus. In diesem Projekt sollen Struktur, Dynamik, Bifurkations-, Stabilitäts- und Selektionsverhalten diverser zwei- und insbesondere dreidimensionaler Konvektionszustände von kolloidalen Suspensionen mit numerischen Methoden untersucht werden. Dies soll sowohl für nichtmagnetische Kolloide bzw. Ferrofluide in Abwesenheit von äußeren Magnetfeldern geschehen als auch - unter Berücksichtigung der Kopplung von Magnetisierung und Magnetfeld an die relevanten thermo- und hydrodynamischen Größen - für Ferrofluide in Anwesenheit von externen, homogenen Magnetfeldern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen