Janus-Nanopartikel in begrenzter Geometrie: Struktur und Phasenverhalten

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Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen in einem speziellen isotherm-isobaren Ensemble werden Struktur und Phasenverhalten von Fluiden aus Janus-Nanopartikeln untersucht. Janus-Nanopartikel sind sphärische Teilchen mit chemisch dichotomen Hemisphären. Verhalten und Gleichgewichtseigenschaften dieser Fluide werden in räumlich begrenzter Geometrie studiert, die durch Schlitzporen mit einem Porenwandabstand von wenigen Nanometern realisiert wird. An den Oberflächen der Porenwände können die Teilchen hinsichtlich ihrer Orientierung unterschiedlich „verankert“ werden, d. h. es werden bestimmte Orientierungen relativ zur Ebene der Porenwand energetisch präferiert und somit selektiert. Aufgrund der geringen Porenweiten können verschiedene, polare oder unpolare Verankerungsszenarien in Konkurrenz mit Strukturen treten, die das Janusfluid in entsprechenden Volumenphasen unter identischen thermodynamischen Bedingungen einnehmen würde. Dadurch kann es zur Ausbildung neuartiger Phasen kommen, deren Struktur und Materialeigenschaften für eventuelle experimentelle Studien oder Anwendungen (z. B. Systeme aus schaltbaren Teilchen) interessant sein können.