Excluded Volume Effects in the Depletion Attraction between Nanoparticles
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In this thesis we study the correlation functions and the interparticle interactions of mixtures of nonadsorbing real polymers and colloidal particles in both nanoparticle and colloid limits employing extensive numerical calculations within the framework of an integral equation method (PRISM). In the theoretical model colloidal particles considered as hard spheres and polymers are described using a form factor from Edwards-Flory mean field theory capturing self avoiding walk correlations. To find the polymer chain deformations close to the colloid surface the modified-Percus-Yevick (mPY) closure is implemented. Keeping the colloidal particle volume fraction low and varying the polymer concentration from infinitely dilute to semidilute we investigated the effect of the excluded volume interaction between the polymer monomers on the depletion layer and the induced interaction between the particles. Using numerical solutions of the PRISM-mPY equations the thermodynamic consistency is achieved, the radial distribution functions and second virial coefficient among the colloidal particles are investigated. At the end our theoretical prediction are compared with the existing results from the field theoretical approach in extreme limits and the experimental data.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
In dieser Doktorarbeit werden Korrelationsfunktionen von Mischungen aus nichtadsorbierenden, realen Polymeren und kolloidalen Teilchen untersucht. Die numerische Berechnung erfolgt im Rahmen von Integral-Gleichungsmethoden (PRISM) im Nanopartikel- und Kolloid-Limes. Im theoretischen Modell werden die kolloidalen Teilchen als harte Kugeln und die Polymere durch einen Formfaktor aus der Edward-Flory Feldtheorie, die den selbsvermeiden den Zufallsweg beinhalten beschrieben. Um die Deformation der Polymerketten in der Nähe der Kolloide zu beschreiben wird eine modifizierte Percus-Yevick (mPY) Relation benutzt. Bei konstantem kleinen Volumenbruch der Kolloide wird die Polymerkonzentration von unendlich verdünnt zu semi-verdünnt erhöht. Dabei wird der Effekt der Verarmungskräfte zwischen den Polymermononmeren und der Verarmungszone, sowie die induzierte Wechselwirkung zwischen den Teilchen untersucht. Thermodynamische Konsistenz wird durch die numerische Lösung der PRISM-mPY Gleichungen erreicht. Die radiale Verteilungsfunktion und der zweite Virialkoeffizient werden untersucht. Zum Schluss werden theoretischen Vorhersagen mit feldtheoretischen Ergebnissen für bestimmte Grenzfälle sowie mit einem experimentellen Daten verglichen.
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ISO 690
NADERIAN, Maryam, 2009. Excluded Volume Effects in the Depletion Attraction between Nanoparticles [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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