F. Ludwig: Dynamische magnetische Untersuchungen der Partikel Matrix Wechselwirkung magnetischer Hybridmaterialien
Beschreibung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Etablierung von Messmethoden zur umfassenden Charakterisierung der dynamischen Eigenschaften von magnetischen Nanopartikeln (MNP) in verschiedenen Partikel-Matrix-Hybridsystemen. Diese sollen zum besseren Verständnis der Partikel-Matrix-Wechselwirkung dienen. In Verbindung mit den dynamischen Messmethoden steht die Entwicklung theoretischer Modelle, die die magnetische Antwort der in einer Matrix befindlichen Partikel auf einen Magnetisierungspuls (Magnetrelaxometrie, MRX), auf ein magnetisches Wechselfeld (AC Suszeptibilität, ACS) sowie auf ein rotierendes Magnetfeld (RMF) selbstkonsistent beschreiben.
Die am Institut vorhandenen dynamischen magnetischen Messtechniken (Fluxgate-MRX [1,2], ACS [3] und RMF [4]), die einen Frequenzbereich von sub-Hz bis zu einigen MHz abdecken, gestatten dabei z. T. die Messung bei variablen Temperaturen (Raumtemperatur bis 100°C) und in Magnetfeldern bis etwa 10 mT und werden entsprechend den Anforderungen ständig weiterentwickelt.
Untersuchungen werden vor allem an Polymerlösungen mit verschiedenen Polymerkettenlängen und an Ferrogelen durchgeführt, wobei der Sol-Gel-Übergang sowie die Gelationskinetik im Fokus stehen. Eine Variation der Temperatur der Probe erlaubt neben der thermisch induzierte Formierung und Auflösung der Matrix (Sol-Gel-Übergang) zudem die Änderung der Brown-Zeitkonstante und der Viskosität. Es werden Partikel-Matrix-Hybridsysteme verschiedener Verbundpartner untersucht. Die an Polymersuspensionen und viskoelastischen Partikel-Matrix-Systemen gemessenen Daten werden verwendet, um mit Modellen (Nano)Viskositäten und Schermodule zu extrahieren. Diese werden mit rheologisch ermittelten Daten verglichen. Ziel ist das Vorantreiben des skalenübergreifenden Verständnisses der magnetorheologischen Effekte mit dem Ziel, die an Modellsystemen entwickelte Methodologie zu konsolidieren und auf technisch und biomedizinisch relevante System anzuwenden.
Projektleiter
PD Dr. Frank Ludwig, Technische Universität Braunschweig
Projektmitarbeiter
Hilke Remmer, Technische Universität Braunschweig
Förderzeitraum
2013 -
Publikationen
[1] J. Dieckhoff, M. Schilling, and F. Ludwig, „Fluxgate based detection of magnetic nanoparticle dynamics in a rotating magnetic field”, Appl. Phys. Letters 99, 112501-1 – 3 (2011)
[2] H. Remmer, J. Dieckhoff, A. Tschöpe, E. Roeben, A. M. Schmidt, and F. Ludwig, “Dynamics of CoFe2O4 Single-Core Nanoparticles in Viscoelastic Media”, Physics Procedia 75, 1150-1157 (2015)
[3] J. Landers, S. Salamon, H. Remmer, F. Ludwig, and H. Wende, “Simultaneous study of Brownian and Néel relaxation phenomena in ferrofluids by Mössbauer spectroscopy”, Nanoletters 16, 1150-1155 (2016)
[4] A. Weidner, J. H. Clement, D. Eberbeck, C. Gräfe, H. Remmer, M. v. d. Lühe, R. Müller, F. Ludwig, F. H. Schacher, and S. Dutz, „Preparation of Core-Shell Hybrid Materials by Producing a Protein Corona around Magnetic Nanoparticles”, Nanoscale Research Letters 10, 282-1 - 11 (2015)
Kontakt
Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik
Technische Universität Braunschweig
Hans-Sommer-Straße 66
D-38106 Braunschweig