Computersimulationen und Theorie von Hybridmaterialien aus Ferrokolloiden in Flüssigkristallmatrizen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sabine Klapp
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238055815

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit der Erforschung der Struktur und Dynamik von weichen Hybridsystemen aus ferromagnetischen Nanopartikeln in flüssigkristallinen Wirtsmatrizen durch Methoden der Statistischen Physik. Übergreifendes Ziel ist es, das Wechselspiel zwischen dem statischen und dynamischen Verhalten der magnetischen Nanoteilchen (Orientierung, Aggregation, Relaxation) und dem Ordnungszustand der Matrix zu verstehen und damit Vorhersagen über makroskopische, messbare Materialgrößen wie etwa der Viskosität oder magneto-optischen Eigenschaften zu treffen. Während die Forschungsschwerpunkte der ersten beiden Förderperioden auf der Strukturbildung im thermischen Gleichgewicht und auf Systemen mit kugelförmigen magnetischen Partikeln lagen, sollen nun, in enger Zusammenarbeit mit experimentellen Projekten des SPP 1681, zwei neue Richtungen erforscht werden: i) Einfluss einer Scherströmung und ii) Systeme mit formanisotropen magnetischen Teilchen. Methodisch werden hauptsächlich teilchenbasierte Computersimulationen, längerfristig auch Rechnungen auf Basis einer mesoskopischen Theorie für die Dynamik relevanter Ordnungsparameter in Kombination mit klassischer Dichtefunktionaltheorie durchgeführt. Auf diese Weise soll im Rahmen des Projektes eine skalenübergreifende Beschreibung von ferromagnetischen Nanoteilchen in Flüssigkristallmatrizen entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien