Dem Verhalten "weicher Materie" auf der Spur

24. März 2006, 17:44
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Wiener Forscher untersuchen kolloidale Flüssigkeiten: Diese können trotz Abstoßungskräften Cluster bilden

Wien - Trotz gegenseitiger Abstoßung können sich große Moleküle in Flüssigkeiten zu so genannten Clustern oder gar Kristallen zusammenfinden. Diesem scheinbaren Widerspruch in so genannten kolloidalen Flüssigkeiten sind Wissenschafter um Gerhard Kahl vom Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität (TU) Wien in einem vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützten Projekt mittels Computersimulationen auf den Grund gegangen.

Als kolloidale Flüssigkeiten bezeichnen die Wissenschafter Mischungen aus relativ großen Teilchen in einem Lösungsmittel. In der Natur fallen etwa Blut oder andere Körperflüssigkeiten in diese Kategorie. "Normalerweise verteilen sich die Teilchen in der Lösung gleichmäßig, unter Druck bilden sich trotz der gegenseitigen Abstoßung dennoch Cluster", so Kahl. Seine Mitarbeiter Bianca Mladek und Dieter Gottwald haben Computersimulationen entwickelt, in denen das Ganze nachgespielt werden kann.

"Weiche Materie"

Voraussetzung für die Cluster-Bildung ist, dass die Teilchen einnander überlappen können, sowie dass die Abstoßungskräfte mit zunehmender Entfernung zwischen den Teilchen sehr rasch geringer werden. Es zeige sich außerdem, dass sich die Teilchen in den kolloidalen Flüssigkeiten unter steigendem Druck sogar zu Kristallen anordnen können, so der Wissenschafter weiter. Trotz Druckzunahme bleibt der Abstand zwischen den einzelnen kristallin angeordneten Clustern - anders als z.B. bei Metallen - gleich, während sich innerhalb der Strukturen immer mehr Teilchen anordnen.

Kolloidale Flüssigkeiten gehören zur so genannten "Weichen Materie". Die Erforschung der physikalischen Eigenschaften solcher Materialien ist laut Kahl eine relativ junge Disziplin. Auch Eiweißstoffe, Erbsubstanz (DNA), Farben oder Tinte bis hin zu Milch und Mayonnaise zählen zur "Weichen Materie". (APA/red)

  • Je nach Druckverhältnissen liegen die Cluster (siehe Vergrößerung in der Mitte) abstoßender Teilchen in flüssiger Anordnung (links) oder als Kristall (rechts) vor (grafische Darstellung der Computer-Simulation).
    foto: bianca mladek

    Je nach Druckverhältnissen liegen die Cluster (siehe Vergrößerung in der Mitte) abstoßender Teilchen in flüssiger Anordnung (links) oder als Kristall (rechts) vor (grafische Darstellung der Computer-Simulation).

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