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Experimente zur Kristallisation in kolloidalen Suspensionen auf der 14. DLR Parabelflugkampagne



Kolloidale Suspensionen werden seit einiger Zeit verstärkt als Modellsysteme für den Erstarrungsprozess in atomaren bzw. molekularen Systemen diskutiert. Die Systeme enthalten fein verteilt in einem Lösungsmittel kolloidale Partikel. Definitionsgemäß sind das Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 10nm (10-9m) und 10µm (10-6m), die man in ihrer Verwendung als Modellsystem vorwiegend sphärisch wählt. Diese Partikel können derart präpariert werden, dass sie z.B. über ein elektrostatisches Potential miteinander wechselwirken. Diese Wechselwirkung kann unter bestimmten Voraussetzungen dazu führen, dass sich Kolloide in kristallinen Strukturen anordnen. Im Gegensatz zu Atomen und Molekülen haben Kolloidpartikel aber den großen Vorteil, dass aufgrund ihrer Abstände, die im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes liegt, vorwiegend mit einfachen optischen Messmethoden untersucht werden können. Zudem ist ihre Dynamik wegen ihrer Größe deutlich langsamer und deshalb viel einfacher zugänglich als die Dynamik von Molekülen, so dass die Kristallisationskinetik mit einer sehr guten Zeitauflösung determiniert werden kann.

Aber auch kolloidale Systeme unterliegen der Schwerkraft. Zwar sind kolloidale Partikel so klein, dass sie Brownsche Bewegungen durchführen aber diese kann der Schwerkraft nicht ausreichend entgegenwirken, so dass sich der Schwerkrafteinfluss in Sedimentationseffekten niederschlägt, die den Kristallisationsprozess maßgeblich beeinflussen können. Aus diesem Grund sind Experimente unter Schwerelosigkeitsbedingengen notwendig, um eine einwandfreie Beurteilung kolloidaler Suspensionen als Modellsysteme vorzunehmen.

 

Kontakt

Dr. Patrick Wette

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Materialphysik im Weltraum, Köln

Tel: +49 228 447 343

 

PD Dr. Hans Joachim Schöpe

Institut für Physik, Johannes Gutenberg- Universität Mainz

Tel: + 49 6131 392 3861


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