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Prof. Dr. Christos N. Likos, Institut für
Theoretische Physik II, betreibt seit langem Grundlagenforschung zur
"Weichen Materie". Er ist neben Bianca M. Mladek, Dieter Gottwald,
Gerhard Kahl und Martin Neumann Mitautor der Studie, der mehrere
Rezensionen in angesehenen Zeitschriften bereits eine grundlegende
Bedeutung zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen Polymeren
(Molekülketten) zuschreiben.
Ziel seiner Düsseldorfer Forschergruppe: Neue
Mechanismen der Strukturentwicklung der "Weichen Materie" zu entdecken
und möglicherweise Fließeigenschaften zu beeinflussen. Besonders in
der Kosmetikindustrie könnten die neuen Erkenntnisse aus der
Grundlagenforschung dann praktisch umgesetzt werden.
"Rein intuitiv betrachtet, kann es in einer
Flüssigkeit nur dann zur Bildung von stabilen Klumpen, also Clustern,
kommen, wenn die Wechselwirkung zwischen den Teilchen zumindest
teilweise attraktiv ist. In unseren Arbeiten konnten wir jedoch
zeigen, dass dies nicht immer der Fall sein muss: Auch Teilchen, die
einander völlig abstoßen, können unter gewissen Bedingungen Cluster
bilden!"
Dazu notwendige Voraussetzungen: Die Teilchen
müssen sich gegenseitig überlappen können und die abstoßenden Kräfte
müssen mit zunehmender Entfernung zwischen den Teilchen rasch geringer
werden.
Likos: "Die besonderen Eigenschaften dieser Systeme
gehen aber noch über die Bildung von Clustern hinaus. Bei Anwendung
von Druck verwandeln sich die Flüssigkeiten in eine geordnete, feste
Phase, wobei sich die Cluster auf einem regelmäßigen Gitter anordnen.
Im Gegensatz zu metallischen Festkörpern, die unter Druck ihr Volumen
verringern, haben unsere 'Weichen Systeme' eine neue und unerwartete
Strategie entwickelt, um auf Kompression zu reagieren: Bei
Druckerhöhung steigt die Zahl der Teilchen in einem Cluster, wobei die
Gitterabstände und somit auch das Systemvolumen konstant bleiben. Das
Beispiel zeigt auf sehr eindrucksvolle Art, dass die Natur über sehr
originelle Szenarien verfügt, wenn es gilt, Teilchen energetisch
optimal anzuordnen." |
