Numerical simulations of the magnetization dynamics in ferrofluids using stochastic equations of motion (Langevin dynamics)

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Das Ziel des Vorhabens besteht in vorwiegend theoretischen Untersuchungen mit Hilfe der stochastischen Dynamik (numerische Simulationen) (a) magnetischer und struktureller Gleichgewichts-Eigenschaften von Ferrofluiden und (b) Dynamik der Magnetisierung und Strukturbildung in Ferrofluiden. Dabei beabsichtigen wir (i) sowohl mechanische als auch magnetische Freiheitsgrade des Systems (Dreh- und translatorische Teilchenbewegungen, Drehung des magnetischen Moments des Teilchens relativ zum Teilchen), (ii) die wichtigsten Wechselwirkungen (dipolare Wechselwirkung zwischen Teilchenmomenten; später auch hydrodynamische Wechselwirkung zwischen den Teilchen in Kooperation mit Prof. Felderhof und Prof. Schmitz (RWTH Aachen)) und (iii) den Einfluss thermischer Fluktuationen sowohl auf die Bewegung der Teilchen als auch auf die Drehung derer magnetischer Momente zu berücksichtigen. Vergleiche mit experimentellen Ergebnissen erfolgen vor allem im Rahmen von Kooperationsbeziehungen. Als Ergebnis dieses Projektes erwarten wir die Fertigstellung numerischer Methoden, die die Simulation dynamischer Ummagnetisierungsprozesse unter Berücksichtigung aller oben erwähnter Freiheitsgrade und Wechselwirkungen in Ferrofluiden erlauben. Die Anwendungsrelevanz dieses Projektantrags ergibt sich aus der "Simulation praktischer Probleme"; d.h. die Lösung der von uns formulierten theoretischen Fragestellungen ist von unmittelbarer praktischer Bedeutung.