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Grenzflächen

Kolloiddynamik in der Nähe einer Wand

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Wenn Kolloidpartikel in Lösung sich in der Nähe einer makroskopischen glatten Wand bewegen, kommt es wegen der hydrodynamischen Wechselwirkung der Teilchen mit der Wand zu einer Abnahme und einer Anisotropie der Teilchenbeweglichkeit. Mit einem weltweit einzigartigen experimentellen Aufbau zur dynamischen Lichtstreuung mit evaneszenter Beleuchtung (EWDLS) ist es im ICS-3 möglich, zwischen der Teilchenbeweglichkeit parallel und senkrecht zu einer Wand zu unterscheiden. Damit ist es erstmals gelungen die seit langem existierende theoretischen Voraussagen zu diesem Effekt quantitativ sowohl für die Brown‘sche Translation als auch für die Rotation von Kolloiden zu verifizieren.

In Durchfluss- oder Scherzellen ist es möglich, mittels EWDLS Geschwindigkeitsprofile in der Nähe einer Wand und Slip-Längen mit bisher unerreichter Genauigkeit zu messen.

Zur Zeit werden der Einfluss von Teilchenkonzentration, langreichenden Wechselwirkungen und Scherfeldern auf die Partikeldynamik in der Nähe einer Wand untersucht

( P. Lang )


Wechselwirkung von Kolloiden mit einer Wand

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Für das Verständnis, der Strukturbildung und des Phasenverhaltens kolloidaler Systeme in der Nähe einer flachen festen Grenzfläche, auf mikroskopischer Ebene, ist die genaue Kenntnis der Wechselwirkungsenergie zwischen Partikel und Wand unverzichtbar. Mit Hilfe von „total internal reflection microsscopy“ (TIRM) wurde die sogenannten Depletion-Wechselwirkung zwischen kolloidalen Kugeln und der Grenzfläche untersucht, die durch stäbchenförmige und scheibenförmige Kolloide verursacht werden.

Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Schergradienten dazu benutzt werden können um die Stärke der Depletion-Wechselwirkung gezielt zu beeinflussen.

Derzeit werden vor allem die nicht-spezifischen Wechselwirkungen zwischen Proteinen untersucht, um ein besseres Verständnis der Stabilität von Proteinlösungen zu bekommen.

( P. Lang )

Filtration of Soft Particles: From Microgels to Proteins

Filtration Header

We model theoretically sustainable membrane filtration processes for the concen tration, purification, and separation of microgels. A suspension of microgel particles is pumped through a cylindrical fiber membrane, and the permeate flux and the formation of a concen- tration polarization layer and possibly of an irreversible cake layer at the membrane surface are analyzed.

This work is part of the B6 project of the SFB 985 on functional microgels and microgel systems.

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(G. Nägele and R. Roa )

Hydrodynamics of Particles at a Liquid-Gas Interface

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In quasi-two-dimensional (Q2D) dispersions, where the colloidal particles are confined to a planar or curved monolayer, the particle hydrodynamics is more complicated than in the bulk case since additional interface boundary conditions need to be satisfied. The resulting solvent-mediated hydrodynamic interactions (HIs) are thus distinctly different from the bulk ones.

We have analyzed the HIs between spherical particles in contact with a planar fluid-gas interface. The one-sphere resistance operator was calculated numerically, and a spherical multipole ex­pansion with symmetry-adjusted basis functions was used to obtain explicit results for the long-dis­tance terms of the two-sphere mobility. The accuracy of this far-field approxi­mation was assessed by comparing it with precise many-sphere calculations. Our Q2D mobil­ity tensors are an essential ingredient in any theory and computer simulation of the lateral particle dynamics.

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(G. Nägele)


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