Kolloide

Colloidal rods in shear flow

Colloids with an anisotropic elongated shape, rods, are one of the typical building blocks of a large family of systems known as liquid crystals. Liquid crystals have found a large number of technical applications due to their versatility and rich phase behavior.

Suspensions of rod-like colloids show in equilibrium an isotropic-nematic coexistence region. The location and width of this region depends on the strength of the attraction interaction between rods. By means of hydrodynamic simulations we study the behavior of this phase transition in shear flow.

The shear flow induces alignment in the initially isotropic phase, which narrows the phase coexistence region. A collective rotational motion is induced in the originally nematic phase. This effect contributes to maintain the phase separation. A combined simulation-experimental study shows the existence of a universal shape of the non-equilibrium phase diagram.

Kleine kugelförmige Teilchen in Polymerlösungen

Die Verarmungs-Wechselwirkung zwischen Kolloidteilchen und nicht-adsorbierenden Polymerketten wurde in der Vergangenheit vor allem für große Teilchengrößen untersucht; aber für kleine Teilchengröße ist sie bisher kaum verstanden. Auf den ersten Blick sieht dieser interessante Fall kompliziert aus: Er wird von Konfigurationen beherrscht, bei denen sich die Kette um das Teilchen wickelt und Näherungen, die die Kette als formbeständig behandeln, völlig misslingen. Für die Verteilung der Monomerdichte um ein und zwei kleine Teilchen können jedoch exakte Ergebnisse erzielt werden, wann man das Problem über die Polymer-Magnet-Analogie auf eine "kritische" Feldtheorie abbildet.

Polymerverarmung und effektives Potential zwischen einem Kolloidteilchen und einer Wand

Eine der grundlegenden Wechselwirkungen in der Kolloidphysik ist die "Verarmungs-Kraft" zwischen Kolloidteilchen oder einem Teilchen und einer Wand. Sie wird induziert, wenn nicht-adsorbierende freie Polymerketten in die Suspension gegeben werden. Aus Entropiegründen vermeiden die Ketten beispielsweise den Raum zwischen dem Teilchen und der Wand. Dieses führt zu einer Druckdifferenz und das Teilchen wird gegen die Wand gedrückt. Wir finden, dass die Wechselwirkung zwischen Teilchen und Wand entscheidend vom Teilchen-Polymer-Größenverhältnis p abhängig ist: Während bei einem großen p die Kraft bei zunehmendem Abstand zwischen dem Teilchen und der Wand monoton abnimmt, weist die Kraft bei einem kleinen p ein Maximum auf.