Dokument: Surface Induced Effects in Hard Sphere Systems

Titel:	Surface Induced Effects in Hard Sphere Systems
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2048
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20010606-000048-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Heni, Martin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,35 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Löwen, Hartmut [Gutachter] PD Blossey, R. [Gutachter]
Stichwörter:	Harte Kugeln, Oberfläche, Oberflächenspannung, Gefrieren, Oberflächengefrieren, Fünffach Symmetrie, Präkristallisation, Simulation,Monte-Carlo,strukturierte Oberflächehard spheres, surface, surface tension, freezing, surface freezing, five-fold symmetry, precrystallisation, simulation, Monte-Carlo, structured surface
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	Heutzutage nimmt die Bedeutung von Oberflächeneffekten bei der Entwicklung neuer Materialien und Produkte zu. Diese Effekte dominieren Systemen so divers wie biologische Zellprozesse, das Aufbringen von Farbe auf Oberflächen, anti-haft beschichtete Töpfe, anti-reflex beschichtete Brillen und sogar Skiwachse. In dieser Arbeit untersuchen wir die Auswirkungen einer Oberfläche auf das Benetzungsverhalten von Flüssigkeiten. Ein Schwerpunkt ist hierbei ein ungewöhnliches Benetzungsphänomen, das Benetzen einer Oberfläche durch eine kristalline Schicht bei Temperaturen oberhalb, bzw. Drücken unterhalb, dem Gefrierpunkt. Anhand eines theoretisch einfach zu behandelnden Systems, dem Harte-Kugel System untersuchen wir systematisch welchen Einfluß sowohl glatte als auch strukturierte Oberflächen in der Nähe des Gefrierpunktes haben. Unser besonderes Augenmerk gilt dabei den Oberflächenspannungen der Flüssigkeit und des Festkörpers an einer Oberfläche, dem Benetzen von glatten und strukturierten Oberflächen durch kristalline Schichten, sowie den strukturellen Korrelationen und Symmetrien, die ein Oberflächenmuster in einer dichten Flüssigkeit hervorruft. Hierzu verwenden wir sowohl Monte-Carlo Computersimulationen als auch analytische Theorien. Wir haben die Oberflächenspannungen der Harten-Kugel Flüssigkeit und des Kristalls für verschiedene Orientierung mit Computersimulationen und Zellentheorie bestimmt. Weiterhin haben wir den Einfluß eines Substratmusters mittels Computersimulationen und einer thermodynamisch-elastischen Theorie untersucht. Wir fanden, daß spezielle Oberflächenmuster, das Benetzen durch eine kristalline Schicht extrem begünstigen. Schon bei sehr niedrigen Drücken von bis zu 29% unterhalb des Gefrierdruckes setzt die vollständige Benetzung ein. Bei nicht so idealen Mustern, wie z.B. ein verzerrtes ideals Muster, kann eine teilweise Benetzung erreicht werden. In diesem Fall dominieren elastische Effekte und die komplette Benetzung durch einen Kristall wird verhindert. Werden die elastischen Energien oder Oberflächenenergien zu groß, erhält man eine inhomogene Flüssigkeit an der Oberfläche. Hier haben wir strukturelle Korrelationen und Symmetrien untersucht und stellen Daten als Vergleich für Experimente bereit. Da sich besonders kolloidale Suspensionen nahezu identisch wie ein Harte-Kugel System verhalten lassen sich unsere Ergebnisse direkt auf ein Experiment übertragen. Unsere Ergebnisse und Theorien können dazu dienen, maßgeschneiderte Oberflächen zu erzeugen, welche ein genau definiertes Verhalten haben und so zum Beispiel Kolloidkristalle erzeugen können. Nowadays the importance of surface effects is ever increasing. These effects dominate systems as diverse as cell interaction, painting or non-sticking pots and pans. In this work we investigate the effects of a surface onto the wetting behaviour of fluids. The emphasis is on a peculiar wetting phenomenon: the surface freezing, which is wetting by a crystalline layer above bulk freezing temperatures or resp. below bulk freezing pressures. We use the hard sphere model to study flat and structured surfaces close to the freezing transition. We calculate the surface tension in the hard sphere model and investigate the surface freezing on structured surfaces. All results are obtained by analytical theory as well as with computer simulations.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:	06.06.2001
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	06.06.2001
Datum der Promotion:	06.06.2001