Zur Induktion und Konsequenz ausgedehnter Raumladungen beim elektrokinetischen Transport in hierarchisch strukturierten Materialien

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In diesem Projekt geht es um die experimentelle Identifizierung (durch direkte Visualisierung mithilfe der quantitativen konfokalen Lasermikroskopie) und Charakterisierung (über einen weiten Bereich elektrochromatographischer Bedingungen) einer neuen Klasse nichtlinearer elektrokinetischer Transportphänomene. Diese beruhen auf einer durch externe elektrische Felder selbst induzierten, relativ intensiven und räumlich ausgedehnten elektrischen Doppelschicht. Diesbezüglich wird Konzentrationspolarisation basierend auf gekoppeltem Masse- und Ladungstransport in hierarchisch strukturierten Materialien, die diskrete ionenpermselektive (d.h. ladungsselektive) Domänen enthalten, in Abhängigkeit von der Morphologie dieser Materialien (Einzelpartikel- und Mehrpartikelsysteme, Monolithen und partikuläre Festbetten), der elektrischen Feldstärke, sowie dem einstellbaren Ausmaß der Ladungsselektivität untersucht. Elektrokinetische und hydrodynamische Phänomene werden in relevanten räumlichen und zeitlichen Dimensionen sowohl transient, als auch stationär charakterisiert. Komplementäre makroskopische Feldstudien dokumentieren die Auswirkungen untersuchter Ellekte (lonenpermselektivität, Konzentrationspolarisation, induzierbare Raumladungen, nichtlinearer elektrokinetischer Transport und Instabilität) im Hinblick auf steuerbare Selektivität und Effizienz in elektrochromatographischen Trennverfahren und die Intensivierung dieser nichtlinearen Elektrokinetik basierend auf einem optimierten, hierarchischen Strukturdesign.