Type of Publication: | Dissertation |
URI (citable link): | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-opus-19714 |
Author: | Reinke, Daniel |
Year of publication: | 2006 |
Title in another language: | Elastic Properties of Colloidal Crystals |
Summary: |
In dieser Arbeit wurden zum ersten Mal alle elastischen Konstanten von Kolloidkristallen experimentell bestimmt. Die untersuchte kolloidale Suspension bestand aus mikroskopisch kleinen, sterisch stabilisierten Plexiglaspartikeln in einer Lösungsmittelmischung aus Decalin und Cycloheptylbromid. Mittels konfokaler Mikroskopie wurden die Trajektorien der Partikel mit hoher Genauigkeit gemessen.
In der flüssigen Phase ergab sich aus der Analyse der radialen Paarverteilungsfunktion bestimmt, dass die Wechselwirkung bei kleinen Volumenbrüchen paarweise-additiv und im Einklang mit der DLVO-Theorie ist. In der kristallinen Phase, bei höheren Volumenbrüchen, bildeten sich polykristalline Strukturen mit großen Körnern von kubisch-flächenzentrierter Symmetrie. Die Untersuchung der thermisch angeregten Gitterschwingungen dieser Kristalle führte zu der Messung aller Kraftkonstanten und aller elastischen Konstanten. Es ergab sich, dass die gemessenen Kraftkonstanten der Vorstellung von paarweise-additiven, zentralsymmetrischen Kräften widersprechen und dass Vielteilcheneffekte zu berücksichtigen sind. Für die elastischen Konstanten ergab sich eine Verletzung der Cauchy-Relation. Dies zeigt ebenfalls, dass die Kräfte zwischen den Partikeln nicht zentralsymmetrisch sind. Somit ist es nicht möglich, die Wechselwirkung in Kristallen aus geladenen kolloidalen Teilchen im Rahmen der DLVO-Theorie zu erklären. |
Summary in another language: |
In this work we determined all elastic constants of crystals of charged colloidal particles for the first time. The colloidal suspension consisted of microscopic PMMA particles in a mixture of decaline and cycloheptylbromid. The trajectories of the particles were measured with high accuracy by confocal microscopy.
In the liquid phase, we analyzed the radial-pair distribution function in order to determine the interaction of the particles. At very low volume fraction, we found a pair-wise additive, DLVO-like interaction. In the crystalline phase, at higher volume fractions, the particles arranged in ordered structures which contained big crystalline grains with fcc-symmetry. By an analysis of the thermal activated lattice vibrations, we measures all force constants and all elastic constants of the crystals. It follows from the force constants that the forces between the particles are non-central and not pair-wise additive. Furthermore, we found that the elastic constants do not fulfill the Cauchy-Relations. This shows also that the interactions are non-central. Therefor, it is not possible to describe the interactions of crystals of charged colloidal particles in the framework of the DLVO-theory. |
Examination date (for dissertations): | Jun 29, 2006 |
Dissertation note: | Doctoral dissertation, University of Konstanz |
PACS Classification: | 63.20.Dj; 82.70.Dd; 5.40.-a; 62.20.Dc |
Subject (DDC): | 530 Physics |
Controlled Keywords (GND): | Soft matter, Kolloidphysik, Elastische Konstante, Gitterschwingung |
Keywords: | Kolloidkristalle, elastische Konstanten, Gitterschwingungen, DLVO-Theorie, Mehrkörperkräfte, Konfokalmikroskopie, Cauchy Relation, colloidal crystals, elastic constants, lattice vibrations, DLVO-theory, multi-body-forces, confocal microscopy, Cauchy relation |
Link to License: | In Copyright |
REINKE, Daniel, 2006. Elastische Eigenschaften von Kolloidkristallen [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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diss_danielreinke.pdf | 1152 |