Elastische Eigenschaften eines zweidimensionalen Kolloidsystems

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WILLE, Axel, 2001. Elastische Eigenschaften eines zweidimensionalen Kolloidsystems [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz

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Elastic properties of a twodimensional colloidal system deposit-license Wille, Axel 2001 Wille, Axel deu 2011-03-24T14:50:20Z 2011-03-24T14:50:20Z application/pdf In dieser Arbeit wurde ein 2D Kolloidsystem verwendet, das aus superparamagnetischen<br />Kolloiden bestand, die in einer Ebene angeordnet sind und deren Dipol-Dipol Wechselwirkung<br />durch ein externes Magnetfeld eingestellt wird. Die Partikelpositionen wurden mit digitaler<br />Videomikroskopie erfasst. Ziel dieser Arbeit war es, aus den mikroskopischen Eigenschaften<br />dieses Systems das makroskopische elastische Verhalten abzuleiten.<br /><br />Eine Methode basiert auf den Fluktuationen der Partikelpositionen. Aus den einzelnen<br />Verschiebungen der Teilchenkoordinaten werden die mittleren Verzerrungen berechnet,<br />aus denen auf die radialen und angulären Fluktuationen des Untersystems geschlossen wird.<br />Die elastische Energie dieser Fluktuationen ist eine Funktion der elastischen Konstanten,<br />so dass sich der Kompressionsmodul K und der Schermodul µ extrahieren lassen.<br /><br />Die zweite Methode besteht darin, mit einer optischen Pinzette den kolloidalen Kristall lokal<br />zu deformieren, um aus dem Relaxationsverhalten auf die elastischen Konstanten zu<br />schließen. Die Relaxation dieser Deformationen ist durch die Rückstellkräfte des umgebenden<br />Gitters und der viskosen Reibungskräfte der Partikel in der Suspension bestimmt. Die<br />Rückstellkräfte verhalten sich linear zum Auslenkungswinkel bzw. zur Dehnung, wie mit<br />einer elastischen Kontinuumstheorie gezeigt wird. Daraus resultiert eine exponentielle<br />Relaxation, aus der der Schermodul µ bzw. der Kompressionsmodul K bestimmt wird.<br /><br />Aus den Moduln K und µ wird der Youngsche Modul K_Y berechnet. Dessen<br />temperaturabhängiges Verhalten, angeglichen an die 2D Schmelztheorie von KTHNY,<br />liefert drei Schmelzparameter. Den universellen kritischen Exponenten nue, die Schmelztemperatur<br />Gamma_m und erstmalig die Dislokationskernenergie E_C, die für<br />das Schmelzverhalten des 2D Systems entscheidend ist. Elastische Eigenschaften eines zweidimensionalen Kolloidsystems

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