Monte-Carlo-Simulationen von Tensidadsorptionsschichten zur Konditionierung von Nanopulvern

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Die Konditionierung von Nanopulvern soll sowohl Schutz gegen oxydative und hydrolytische chemische Reaktionen bieten als auch die technische Handhabung durch Minimierung von Agglomeration bzw. Verbesserung der Redispergierbarkeit ermöglichen oder erleichtern. Eine interessante Variante der Konditionierung besteht in der Auftragung von Tensidschichten auf die Partikeloberflächen aus der flüssigen unpolaren oder wässrigen Phase durch Selbstorganisation. Dabei ist es erforderlich, dass die Tenside eine möglichst gleichmäßige, stabile und hinreichend dichte Schicht auf der Oberfläche ausbilden. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Techniken wird die Tensidadsorption an hydrophilen Feststoffoberflächen aus nichtwässrigen Tensidlösungen simuliert. Die geplanten Arbeiten sollen den Einfluss geometrischer und energetischer Eigenschaften der Tensidmoleküle auf die Adsorptionsschichten an ebenen und stark gekrümmten hydrophilen Feststoffoberflächen bei verschiedenen Temperaturen und Volumenkonzentrationen untersuchen. Als geometrische Molekülparameter werden Kettenlänge, Kettenverzweigungen und Kopfgröße variiert. Die Adsorptionsenergetik wird durch Wechselwirkungen zwischen hydrophilen und hydrophoben Molekülteilen und Lösungsmittel bzw. der Feststoffoberfläche bestimmt. Für die Redispergierbarkeit von Agglomeraten ist die Partikelwechselwirkung entscheidend. An ausgewählten Typen von Tensidadsorptionsschichten wird untersucht, wie die Tensidschichten die Wechselwirkungen zwischen 2 Nanopartikeln (etwa l0 nm Durchmesser) modifizieren. Dafür werden Monte-Carlo-Simulationen im großkanonischen Ensemble durchgeführt.