Dynamic Light Scattering in Binary Glass Forming Systems -- Concentration Fluctuations, Secondary Processes and Relaxation in Confinement

• Applicant: Professor Dr. Thomas Blochowicz
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics ; Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2006 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 19677864

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Es ist im Rahmen der vorliegenden Förderperiode gelungen das PCS Experiment so zu optimieren, dass auch in schwach depolarisiert streuenden Proben mit einer Vielzahl von sich überlagernden Prozessen, zuverlässig Korrelationsfunktionen aufgenommen werden können und so die molekulare Reorientierung verfolgt werden kann. Dies gelingt in einer Qualität, die durchweg eine Darstellung der Daten als generalisierte Suszeptibilitäten in der Frequenzdomäne zulässt. Die einzelnen Entwicklungsschritte wurden dabei an besonders einfach zu handhabenden Monohydroxyalkoholen getestet und es konnten α- und JG β-Relaxation sowie der Debye-Peak in den PCS Daten von Monohydroxyalkoholen identifiziert und systematisch mit den dielektrischen Daten verglichen werden. Ebenso ist es gelungen, erstmals in einem binären System die beiden α-Relaxationen in einem breiten Zeit- und Temperaturbereich zu verfolgen. Zudem konnte die Kamera in das Setup integriert und depolarisierte Multispeckle-Lichtstreuung an molekularen Systemen erfolgreich demonstriert und Ursachen für bis dato nur unzureichend verstandene komprimierte Korrelationszerfälle in Multispeckle-Experimenten aufgezeigt werden. Insgesamt wird durch die erfolgten Verbesserungen und die Vielzahl an beobachtbaren Prozessen ein detaillierter Vergleich mit dielektrischen Daten in glasbildenden Systemen möglich, dessen Potenzial nun im Rahmen verschiedenster weiterer Untersuchungen an reinen und binären Glasbildnern ausgeschöpft werden kann.

Publications

• Compressed exponential decays in correlation experiments: The influence of temperature gradients and convection, J. Chem. Phys. 142, 104902 (2015)
  J. Gabriel, T. Blochowicz und B. Stühn
  
• Debye-Process and ß-Relaxation in Propanol Probed by Dielectric Spectroscopy and Depolarized Dynamic Light Scattering, J. Phys. Chem. B 121 (2017) S.8847-8853
  J. Gabriel, F. Pabst und T. Blochowicz
  
• Molecular dynamics of supercooled ionic liquids studied by light scattering and dielectric spectroscopy, Chem. Phys. 494 (2017), S. 103-110
  F. Pabst, J. Gabriel, P. Weigl und T. Blochowicz
  
• Depolarized Dynamic Light Scattering and Dielectric Spectroscopy: Two Perspectives on Molecular Reorientation in Supercooled Liquids, in: The Scaling of Relaxation Processes, A. Loidl und F. Kremer (Hrsg.), Springer, 2018
  J. Gabriel, F. Pabst, A. Helbling, T. Böhmer und T. Blochowicz
  
• Nature of the Debye-Process in Monohydroxy Alcohols: 5-Methyl-2-Hexanol Investigated by Depolarized Light Scattering and Dielectric Spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 121, 035501 (2018)
  J. Gabriel, F. Pabst, A. Helbling, T. Böhmer und T. Blochowicz