DESY-Röntgenquelle PETRA III filmt Fließverhalten von Flüssigkristallen

Streubild eines Flüssigkristalls, das bei einem Experiment mit wechselnden Scherspannungen aufgezeichnet wurde.<br><br>Quelle: Forschungszentrum Jülich<br>

Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich, der Universität Utrecht und von DESY haben mit einem weltweit einzigartigen Experimentaufbau an DESYs Röntgenquelle PETRA III das Fließverhalten von Flüssigkristallen gefilmt.

Die neue Methode zeigt unter anderem, wie sich der innere Aufbau einer Flüssigkristall-Probe ändert. Das deutsch-niederländische Team präsentiert seine Beobachtungen im Fachjournal „Physical Review Letters“.

Die Information über das Fließverhalten ist wichtig für eine Vielzahl von Systemen – sei es in Blutgefäßen oder auch in Zementmixern. Die Viskosität und Elastizität von Flüssigkeiten wird beispielsweise in der Nahrungsmittel-, Kosmetik- und Ölindustrie regelmäßig untersucht. Allerdings werden dabei in der Regel lediglich die Fließeigenschaften selbst gemessen ohne detaillierten Einblick in die innere Struktur der Probe.
Das deutsch-niederländische Forscherteam hat daher eine neue Methode zur Untersuchung des Fließverhaltens entwickelt. Die Wissenschaftler setzten ein Flüssigkristall-Präparat durch Hin- und Herdrehen unter mechanische Spannung. Mit dem hellen Röntgenstrahl von DESYs Forschungslichtquelle PETRA III „filmten“ sie währenddessen mit zehn Aufnahmen pro Sekunde das Strukturverhalten der Probe. Die Untersuchung zeigt, warum das Material fließt oder elastisch wird.

Die untersuchte Mischung aus in Glycerin gelösten Gibbsit-Partikeln besitzt besondere mechanische Eigenschaften: Mal verhält sie sich wie ein elastischer Festkörper, mal wie eine viskose Flüssigkeit. Im Ruhezustand sind die rund 250 Nanometer großen Gibbsit-Plättchen mit ihren flachen Oberflächen parallel zu den Wänden ihres Behälters angeordnet. Wird die Probe äußerlich nur leicht verformt, richten sich die Plättchen lediglich mit einem gewissen Neigungswinkel auf, behalten aber eine Art Kristallstruktur bei. Ab einer bestimmten, kritischen Deformation, fangen die Plättchen an, diese Grundordnung zu verlassen, umzuklappen und anschließend übereinandergleiten, sodass sich das Material kurzzeitig plastisch verformt und danach zu fließen beginnt.
Originalveröffentlichung:
M.P. Lettinga, P. Holmqvist, P. Ballesta, S. Rogers, D. Kleshchanok, and B. Struth
The non-linear behavior of nematic platelet dispersions in shear flow
Physical Review Letters (DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.246001).
Abstract: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v109/i24/e246001
Video der wechselnden Röntgen-Streumuster der Flüssigkristallprobe während der oszillierenden Scherspannung. Jedesmal, wenn die Gibbsit-Plättchen umklappen, beobachten die Forscher einen starken Ausschlag im Streumuster. Bei großen Amplituden geschieht dies genau zweimal pro Schwingungszyklus – jeweils wenn die Scherspannung die Richtung wechselt.
Video: http://prl.aps.org/epaps/PRL/v109/i24/e246001/fp04Str12p8.avi

Weitere Informationen:
DESY-Meldung vom 14.12.2012, „DESY-Röntgenquelle PETRA III filmt Fließverhalten von Flüssigkristallen“: http://bit.ly/UXnT9C
Pavlik Lettinga and Bernd Struth sind Mitorganisatoren eines „In Situ Rheology“ Workshops, der bei DESY am 24. – 25. Januar 2013 stattfindet.
Workshop: In Situ Rheology Workshop
https://indico.desy.de/conferenceDisplay.py?confId=7005
Ansprechpartner:
Dr. Pavlik Lettinga
Forschungszentrum Jülich
Institute of Complex Systems, Weiche Materie (ICS-3)
Tel. 02461 61-4515
E-Mail: p.lettinga@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
E-Mail: t.schloesser@fz-juelich.de

Media Contact

Tobias Schlößer Forschungszentrum Jülich

Weitere Informationen:

http://www.fz-juelich.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Mit Physik mehr Bier im Glas

Ist Schaum in der Badewanne oder auf dem Bier durchaus gewünscht, ist die Vermeidung von Schaum – beispielsweise in industriellen Prozessen – ein viel diskutiertes Thema. Oftmals werden Flüssigkeiten Öle…

Reliefkarte für Genverstärker

Wie stark wirkt ein Genschalter auf sein Gen? Ein Berliner Forschungsteam hat ein Register aus Genverstärkern, deren Lage im Genom sowie ihrer Aktivierungsstärke in Mäuse-Stammzellen erstellt. Dabei entdeckten sie DNA-Muster,…

Ultraschnelle Videokamera für elektrische Felder

Von Heinrich Hertz zu Terahertz: High-Tech-Anwendungen in der Optoelektronik arbeiten heute mit ultraschnellen elektrischen Schwingungen und erreichen teilweise Frequenzen bis in den Terahertz-Bereich. Einem Team der Universitäten Bayreuth und Melbourne…

Partner & Förderer