Dokument: Inhomogeneous hard platelet fluids
| Titel: | Inhomogeneous hard platelet fluids | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3660 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20070227-140223-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Reich, Thorsten Hendrik Bozzo [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Löwen, Hartmut [Gutachter] PD Dr. Schmidt, Matthias [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Dichtefunktionaltheorie, Flüssigkristalle, isotrop-nematischer Phasenübergang, Benetzung, Kapillarnematiierung, harte Plättchen in inhomogenen SystemenDensity Functional Theory, Fundamental Measure Theory, hard platelet fluids, isotropic-nematic phase transition, wetting, capillary nematization | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik | |||||||
| Beschreibungen: | Der Schwerpunkt dieser Doktorarbeit liegt auf der Untersuchung der Eigenschaften von inhomogenen Flüssigkeiten aus (unendlich dünnen) harten Plättchen. Aus Vergleichsgründen werden wir in einigen Kapiteln aber auch Flüssigkeiten aus (unendlich dünnen) harten Stäbchen betrachten. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) durchgeführt. Speziell wurde ein kürzlich entwickelter (FMT) Ansatz verwendet, der Beiträge zur freien Energie enthält, die von dritter Ordnung in der Dichte sind. Im ersten Teil der Arbeit untersuchen wir das Bulk-Verhalten von harten Plättchen, ihre freie isotrop-nematische Grenzfläche sowie das Verhalten der Plättchen beim Kontakt mit einer planen harten Wand. In unseren bulk-Rechnungen bestimmen wir die Koexistenz-Dichten am isotrop-nematischen Phasenübergang und berechnen die Zustandsgleichung in der isotropen und nematischen Phase. Für beide Punkte finden wir eine gute Ubereinstimmung mit Simulations-Ergebnissen. Anschliessend untersuchen wir das Benetzungsverhalten der nematischen Phase der Plättchen beim Kontakt mit einer harten Wand und finden komplette Benetzung. Im zweiten Teil beschäftigen wir uns mit Plättchen in endlichen externen Feldern. Wir untersuchen zunächst den Einfluss eines magnetischen Feldes auf den isotrop-nematischen Phasenübergang und finden, dass letzterer für ausreichend starke Felder in einem kritischen Punkt endet. Als nächstes widmen wir uns der Berechnung von Sedimentationsprofilen von harten Plättchen. Abschliessend studieren wir Sedimentation in einem gleichzeitig wirksamen magnetischen Feld. Wir beobachten eine Reduktion der Dichte am Boden des Systems für steigende magnetische Feldstärke. Im dritten Teil untersuchen wir welche Effekte bei starkem geometrischen Einschluss, speziell zwischen zwei parallelen harten Wänden, auftreten und finden einen kritischen Wandabstand, bei dessen Unterschreitung kein isotrop-nematischer Ubergang mehr auftritt. Aus Vergleichsgründen führen wir diese Rechnung auch für harte Stäbchen durch, wobei wir eine auf den Mittelpunkt der Stäbchen wirkende Wand annehmen. Es stellt sich heraus, dass der kritische Wandabstand für Stäbchen kleiner ist als für Plättchen. Der letzte Teil der Doktorarbeit beschäftigt sich mit Plättchen und Stäbchen mit endlicher Dicke. Wir testen eine Modifikation des FMT-Funktionals und berechnen den Einfluss der Dicke auf den isotrop-nematischen Phasenbergang. Unsere Resultate zeigen in beiden Fällen keine zufriedenstellende Ubereinstimmung mit Resultaten aus Simulationen.The focus of this thesis lies on the investigation of inhomogeneous fluids of (infinitely thin) hard platelets. For reasons of comparison, we also treat the system of (infinitely thin) hard rods in some chapters. The investigations are done by using Density Functional Theory (DFT). In particular, we use a recently developed Fundamental Measure Theory (FMT) functional that includes contributions to the free energy that are of third order in density. In the first part, we address the bulk behaviour of hard platelets, their free isotropic-nematic interface as well as their behaviour in contact with a single planar hard wall. In our bulk calculations, we determine the bulk isotropic-nematic phase coexistence densities and calculate the equation of state in the isotropic and nematic phase. For both, we find good agreement with simulation results. Subsequently, we investigate the wetting behaviour of the platelets when adsorbed against a hard wall and find complete wetting. Surprisingly, our results show that oscillations of the isotropic wall profile disappear for increasing (bulk) densities. The second part is about platelets in finite external fields. We first investigate the influence of a magnetic field on the location of the isotropic-nematic phase transition and find the transition to end in a critical point for strong magnetic fields. After considering the sedimentation of hard platelets under gravity, we study the sedimentation in the simultaneous presence of a magnetic field. We find that increasing magnetic field strength leads to lower densities at the bottom of the system. In the third part, we investigate which effects occur in strong geometrical confinement, i.e. between two parallel hard walls and find a capillary critical point. For reasons of comparison, we perform these calculations also for rods between two parallel hard walls (acting on the centres of the rods) and find a smaller critical capillary width for the rods as compared to the platelets. The last part of the thesis studies platelets and rods at finite thickness. We test a modification of the FMT functional and calculate the influence of the thickness of the particles on the isotropic-nematic phase transition. For platelets, we also calculate the equation of state. Our results are not satisfying for platelets nor for rods when compared to simulation results. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 06.02.2007 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.01.2007 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.01.2007 |
