Kolloide in isotropen und anisotropen Fluiden: Wechselwirkungen und Mechanismen der Strukturbildung in Mischungen aus Flüssigkristallen und Kolloiden

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Die Selbstorganisation und das Aggregationsverhalten von Kolloiden suspendiert in isotropen Flüssigkeiten wird bestimmt durch die lösungsmittelabhängige Kolloid-Kolloid-Wechselwirkung. Geht durch Abkühlen das Lösungsmittel in eine nematische oder smektische Phase über, so ändern sich infolge der Umorientierung der Lösungsmittelmoleküle die Lösungsmittel-Kolloid und damit auch die Kolloid-Kolloid-Wechselwirkungen. Durch Zugabe von Alkanen zu dem Lösungmittel lässt sich die Breite des Temperaturintervalls, innerhalb dessen isotrope und flüssigkristalline Gebiete koexistieren, kontrolliert einstellen und die kühlratenabhängige Phasenumwandlungsgeschwindigkeit steuern. Wir wollen den Zusammenhang zwischen der Dynamik der Phasenumwandlung und Selbstorganisation der Kolloide untersuchen. Es soll geklärt werden, in wie weit die in den letzten Jahren erzeugten Überstrukturen aus der Dynamik der Phasenumwandlung resultieren. Durch Variation der Oberfläche der Kolloide (Änderung der Lösungsmittel-Kolloid-Wechselwirkung) und der Abkühlgeschwindigkeit sowie durch Anlegen externer Felder wollen wir die Kolloidbewegung während des Phasenübergangs steuern. Die drei-dimensionale Bewegung der Teilchen soll als Funktion der Temperatur mikrometergenau verfolgt werden. Nach Kenntnis der Bewegungsmuster soll gezielt thermodynamisch stabile Strukturen (z.B. transparente Nematen), ungeordnete (z.B. Netzwerke) und geordnete (z.B. lamellare oder kolumnare) Überstrukturen erzeugt und charakterisiert werden. Dies eröffnet die Perspektive neuer schaltbarer Materialien mit neuartigen optischen und mechanischen Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten.