S. Klapp: Computersimulationen und Theorie von Hybridmaterialien aus Ferrokolloiden und Flüssigkristallmatrizen
Beschreibung
Magnetische Hybridmaterialien sind zukunftsweisende Materialsysteme, die die Eigenschaften magnetischer Kolloide mit denen viskoser Trägermatrizen vereinen. Im vorliegenden Projekt werden als Beispiel solcher Hybridmaterialien Kompositsysteme aus ferromagnetischen Nanopartikeln in flüssigkristallinen Wirtsmatrizen durch Methoden der statistischen Physik untersucht. Ziel ist es, das Wechselspiel zwischen dem statischen und dynamischen Verhalten der magnetischen Nanoteilchen (Orientierung, Aggregation, Relaxation) und dem der Matrix zu verstehen und damit Vorhersagen über makroskopische, messbare Materialgrößen zu treffen. Ein entscheidender Aspekt ist dabei die Untersuchung der Rolle eines externen Magnetfeldes und seines Zusammenspiels mit dem Direktor des Flüssigkristalls.
Dabei werden längerfristig zwei Ansätze verfolgt. Zunächst wird die mikroskopische Strukturbildung und Mobilität der Teilchen in der Matrix mit und ohne äußeres Feld durch teilchenbasierte Computersimulationen, in die sowohl die magnetischen als auch die Matrixteilchen explizit als Freiheitsgrade eingehen, untersucht. Über die Simulationen hinaus werden die Kompositsysteme auf Basis einer zeitabhängigen Landau-Theorie, in denen das Ordnungsparameterfeld der Matrix sowie die Magnetisierung der Teilchen die relevanten dynamischen Variablen darstellen, untersucht. Eine besonders interessante Frage ist dabei das Auftreten von scherinduzierten Instabilitäten. Auf diese Weise soll im Rahmen des Schwerpunktprojektes eine skalenübergreifende Beschreibung von ferromagnetischen Nanoteilchen in Flüssigkristallmatrizen entwickelt werden.
Projektleiter
Prof. Dr. Sabine Klapp, Technische Universität Berlin
Projektmitarbeiter
Stavros Peroukidis, Technische Universität Berlin
Förderzeitraum
2013 -
Publikationen
[1] Peroukidis, S. D.; Lichtner, K.; Klapp, S. H. L. (2015) „Tunable structures of mixtures of magnetic particles in liquid-crystalline matrices“ RCS, Soft Matter
[2] Peroukidis, S. D.; Klapp, Sabine H.L. (2015) „Spontaneous ordering of magnetic particles in liquid crystals: From chains to biaxial lamellae“ Phys. Rev. E
Kontakt
TU Berlin, Sekr. EW 7-1
Institut für Theoretische Physik
Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften
Eugene-P.-Wigner-Gebäude
Hardenbergstr. 36
D-10623 Berlin-Charlottenburg