Relaxationsdynamik molekularer, niedrig-viskoser Flüssigkeiten untersucht mit dynamischer Licht- und inelastischer Neutronenstreuung

• Applicant: Professor Dr. Andreas Meyer
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5361458

Es soll untersucht werden, inwieweit theoretische Ansätze zur Beschreibung der schnellen Dynamik von Glasbildern in der zähflüssigen Phase übertragbar sind auf einfache molekulare Flüssigkeiten niedriger Viskosität. Zahlreiche Experimente haben gezeigt, daß die von Götze und Mitarbeitern für die Beschreibung des Flüssig-Glas-Übergangs entwickelte Modenkopplungstheorie ihren hauptsächlichen Anwendungsbereich in der Beschreibung der strukturellen und schnellen Relaxation in stark unterkühlten Flüssigkeiten oberhalb von der kritischen Temperatur Tc hat. Oft gelten die für die kritische Region charakteristischen asymptotischen Skalengesetze bis weit in die thermodynamisch stabile, normalflüssige Phase. Dies legt nahe, zu untersuchen, ob die in nicht oder nur wenig unterkühlten Flüssigkeiten wirkenden Relaxationsprozesse ebenfalls korrekt von der Modenkopplungstheorie beschrieben werden können. Hier gelten natürlich nicht die asymptotischen Entwicklungen, sondern es müssen die numerischen Lösungen der Modenkopplungsgleichungen zur Beschreibung der Spektren verwendet werden. Benzol ist eine Flüssigkeit mit einfacher molekularer Struktur. Erste Messungen mit dynamischer Lichtstreuung zeigen deutliche Ähnlichkeit zu der Dynamik in glasbildenden Systemen. Die Spektren lassen sich erfolgreich durch eine schematische Vereinfachung (schematisches Modell) der Modenkopplungsgleichungen beschreiben. Diese Messungen sollen vervollständigt und auf Wasser ausgedehnt werden. Dynamische Lichtstreuung an unterkühltem Wasser läßt darauf schließen, daß die Dynamik vergleichbar ist mit der glasbildender Flüssigkeiten im Temperaturbereich oberhalb der kritischen Temperatur Tc der Modenkopplungstheorie. Um eine konsistente Beschreibung der Relaxationsdynamik in Flüssigkeiten zu erhalten, soll an Benzol und Wasser ebenfalls inelastische Neutronenstreuung durchgeführt werden. Durch Einstellen des Mischungsverhältnisses in der ionischen Flüssigkeit ZnCl2-KCl möchten wir gezielt von niedrig-viskos zu viskos durchstimmen, um den Einfluß der zunehmenden Netzwerkbindung zu verstehen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Winfried Petry