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Wie lässt sich die Festigkeit eines Objekts ohne Berührung feststellen?

28.06.2012
Ob ein Körper hart oder weich ist, lässt sich einfach dadurch bestimmen, dass man ihn mit einem härteren Objekt berührt. Ist der zu prüfende Körper jedoch sehr empfindlich, wie z.B. eine Wasserblase oder eine lebende Zelle, muss ein alternatives Verfahren gefunden werden. Zur Lösung dieses Problems haben Forscher des Labors für Physik der kondensierten Materie und der Nanostrukturen (LPMCN) [1] sowie des Labors für Festkörperphysik (LPS) [2] eine innovative berührungslose Messtechnik entwickelt [3] – die ″Nano-Strömung″.

Sie haben das neue Verfahren an einer Probe getestet, die aus einer nur wenige hundert Nanometer dünnen Elastomerschicht besteht und auf einen festen Glasträger aufgebracht wurde. Anschließend tauchten sie dieses System in ein Wasser-Glyzerin-Gemisch.

Mit Hilfe einer Glaskugel von nur wenigen Millimetern Durchmesser konnten sie eine Strömung im Nanometermaßstab im Nahbereich der Probe erzeugen. Die Glaskugel selbst ist Bestandteil eines im Jahr 2000 am LPMCN entwickelten Instruments und kann über ein spezielles System – piezoelektrische Keramik – bewegt werden. Nähert sich die Glaskugel der Elastomerschicht bis zu einem Abstand von 1µm, strömt die Flüssigkeit in Richtung Probe.

Diese Strömung erzeugt eine schwache Druckschwankung auf der Werkstoffoberfläche, die wiederum die Elastomerschicht verformt, wenn diese flexibel ist. Verändert sich das zu prüfende Objekt nicht, bedeutet das, dass es fest ist.

Mit diesem Verfahren konnten die Forscherteams auch die Festigkeit eines Blasenteppichs bestimmen, was mit einer der üblichen taktilen Messtechniken unmöglich gewesen wäre. Diese ersten Ergebnisse eröffnen neue Wege für die Entwicklung innovativer Bildgebungsverfahren im Nanometerbereich zur Beobachtung der elastischen Eigenschaften von sehr dünnen oder massiveren Körpern.

[1] Webseite des Labors für Physik der kondensierten Materie und der Nanostrukturen (LPMCN): http://www-lpmcn.univ-lyon1.fr

[2] Webseite des Labors für Festkörperphysik (LPS): http://www.lps.u-psud.fr

[3] Dieses Ergebnis wurde in der Fachzeitschrift “Physical Review Letters” veröffentlicht: http://prl.aps.org/accepted/L/f307eYf3Y4d1783c639b99d145b3ae00cafdcd14a?ajax=1&height=500&width=500

Kontakt: Frédéric Restagno, Forscher am Labor für Physik der kondensierten Materie und der Nanostrukturen (LPMCN) – Tel: +49 (0)1 69 15 70 78, E-Mail: frederic.restagno@u-psud.fr

Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 18/06/2012 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2677.htm

Redakteur: Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr

Lucas Ansart | Wissenschaft-Frankreich
Weitere Informationen:
http://www.wissenschaft-frankreich.de

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