Untersuchung freistehender flüssigkristalliner Filme in der Schwerelosigkeit



Dünne Filme aus speziellen - so genannten smektischen - Flüssigkristallen dienen in der Grundlagenforschung als ideale Modellsysteme zur Untersuchung von physikalischen Phänomenen in zweidimensionalen Flüssigkeiten. Im Gegensatz zu Seifenfilmen kann man solche Filme so präparieren, dass sie eine gleichmäßige Dicke von etwa zehn Nanometern - das entspricht zwei Molekülschichten - bis zu zehn Mikrometern - einigen Tausend Schichten - haben. Sie sind stabil und können über Wochen beobachtet werden. Wie bei Seifenfilmen, können ebene oder gekrümmte Formen präpariert werden. Als Beispiel verwenden die Wissenschaftler eine flüssigkristalline Blase mit etwa einem Zentimeter Durchmesser und einer Filmdicke von einigen hundert Nanometern unter Schwerelosigkeit.

Dabei platzieren die Wissenschaftler gezielt kleine Objekten auf der Filmoberfläche und beobachten diese mit Hilfe optischer Mikroskope. Hierdurch können sie hydrodynamische Prozesse in quasi-zweidimensionaler Form beobachtet und analysieren. Dies ist auf flüssigkristallinen Blasen nur unter Schwerelosigkeit möglich, da die Objekte unter Schwerkrafteinfluss sedimentieren und sich am Boden sammeln.

Die Parabelflüge dienen zum Test eines Experiments, das auf der Internationalen Raumstation ISS eingesetzt werden soll. Im Projekt OASIS (Observation and Analysis of Smectic Islands in Space) soll das Langzeitverhalten solcher Objekte untersucht werden. Bei OASIS handelt es sich um eine Zusammenarbeit der Abteilung Nichtlineare Phänomene des Institutes für Experimentalphysik der Universität Magdeburg, einer Wissenschaftlergruppe um Prof. Noel Clark von der University of Colorado in Boulder und dem NASA Glenn Research Center Cleveland. An den Tests werden Mitarbeiter der Firma ZinTech teilnehmen, die die Flughardware für das ISS-Experiment entwickeln. Einige hydrodynamische Experimente, die in der kurzen Zeit einer Parabel absolviert werden können, sind Teil der geplanten Tests.


Kontakt
Prof. Ralf Stannarius
Otto von Guericke Universität Magdeburg

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E-Mail: ralf.stannarius@ovgu.de
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