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Projekt
Einzelbewegung und Kollektives Verhalten durch Marangonifluss selbstangetriebener Emulsionstropfen
Antragsteller
Professor Dr. Ralf Seemann
Fachliche Zuordnung
Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
Förderung
Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254569848
Die grundsätzliche Funktionsweise der selbstangetriebenen Bewegung tensidstabilisierter Emulsionstropfen soll im Zusammenhang einer chemischen Reaktion untersucht werden, die die Grenzflächenenergie verändert. Insbesondere soll der, auf dem Marangoni-Effekt beruhende Antriebsmechanismus untersucht werden, und ob dieser universell sowohl für Wasser in Öl als auch für Öl in Wasser Emulsionen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, Tropfengröße und räumlicher Einschränkung gilt. Dabei sollen außerdem die Laufzeiten für die jeweilige Systemzusammensetzungen bestimmt werden und die dabei auftretenden Flussfelder in der umgebenden Flüssigkeitsphase mit der Particle Image Velocimetry-Methode bestimmt werden. Der Antriebsmechanismus und die resultierenden Flussfelder sollen mit theoretischen Ergebnissen und dem Verhalten alternativer experimenteller Systeme verglichen werden. Abhängig von den verwendeten Tensidmolekülen, der absoluten Tropfengröße und der räumlichen Einschränkung variiert die Antriebsgeschwindigkeit der Tropfen erheblich. Durch geeignete Wahl dieser Systemparameter soll das kollektive Verhalten für Mischungen aus Tropfen untersucht werden, die unterschiedliche Tropfengröße aber gleiche Bewegungsgeschwindigkeit oder gleiche Tropfengrößer aber unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeit aufweisen. Es wird erwartet, dass das kollektive Verhalten in Abhängigkeit der Tropfendichte interessante statistische Phänomene und Phasenüberhänge zeigt. Mit dem Verständnis des Antriebsmechanismus und des globalen kollektiven Verhaltens beabsichtigen wir weiterhin das Verhalten selbstangetriebener Tropfen in einem externen Flussfeld zu untersuchen. Wir erwarten eine Ausrichtung der eigenständigen Bewegungsrichtung mit dem externen Flussfeld. Indem ein periodisch variierendes Flussfeld aufgeprägt wird wollen wir zusätzlich zu der Richtungsorientierung noch die Zeitabhängigkeit dieser Orientierung untersuchen. Mit Hilfe dieser Ergebnisse erwarten wir weitere Details der hydrodynamischen Tropfen/Tropfen Wechselwirkung und damit auch weitere Details des kollektiven Verhaltens aufzuklären.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
