Zweidimensionale kolloidale Systeme in äußeren Potentialen
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Zusammenfassung
In dieser Arbeit werden mit Kolloidpartikeln kleine, kreisförmige 2D-Systeme hergestellt und der Einfluss von unterschiedlichen äußeren Potentialen auf das Phasenverhalten untersucht. Die magnetischen Kolloide liegen auf einer Polymeroberfläche, welche derart strukturiert ist, dass die Partikel in kreisförmigen Löchern gefangen sind. Die repulsive Dipol-Wechselwirkung der Kolloide wird über ein von außen angelegtes Magnetfeld variiert. Alle Ergebnisse werden durch den Plasmaparameter charakterisiert. Dieser ist definiert durch die Wechselwirkungsenergie der Partikel untereinander in Einheiten der thermischen Energie kBT. Mit Hilfe von Videomikroskopie und Bildverarbeitungsprogrammen werden die Positionen und Trajektorien der Partikel als Funktion des Plasmaparameters bestimmt.
In harten Wänden ordnen sich die Partikel in einer Schalenstruktur an. Die erste Anregungsmode ist eine kollektive Winkelbewegung einer ganzen Schale. Diese Winkelbewegung der Partikel wird in dieser Arbeit durch den angularen Diffusionskoeffizienten charakterisiert. Diese Größe offenbart in den Systemen in harten Wänden einen nicht-monotonen Verlauf als Funktion des Plasmaparameters. Um den Zusammenhang mit dem Anstieg der radialen Fluktuationen zu demonstrieren, wird ein spezielles Experiment mit einer Laserpinzette vorgestellt. Dieses zeigt experimentell den Zusammenhang der radialen Fluktuationen mit dem angularen Diffusionskoeffizienten.
In den bisher diskutierten Systemen in harten Wänden wird die Expansion des Systems bei Erhöhung der Wechselwirkungsstärke unterdrückt. Um eine solche Expansion zuzulassen wurden Experimente mit weichen Wänden durchgeführt.
Im letzten Teil dieser Arbeit wird schließlich ein ausgedehntes System untersucht, welches einem periodischen Linienpotential ausgesetzt wird. Hierdurch wird eine Anisotropie von Fluktuationen in zwei senkrechten Raumrichtungen vorgegeben. Mit Hilfe des Lindemann-Parameters wird der Einfluss auf den Phasenübergang untersucht.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
The behaviour of a finite number of paramagnetic colloidal particles in 2D circular hard and soft wall cavities is investigated. By applying a magnetic field B, the interaction between the particles is varied. It is demonstrated that the angular diffusion of the particles which are arranged in shells is highly anisotropic and shows a non-monotonic behaviour as function of B. When reducing radial particle fluctuations in one shell by a ring-shaped optical tweezer, the relative angular diffusion between adjacent shells increases again. This clearly demonstrates that radial particle fluctuations are responsible for an enhanced registration between adjacent shells.
In systems with soft walls this non-monotonic behaviour is not found, because in these systems the system diameter is increasing with increasing Plasmaparameter.
In the last part an extended system in a periodic potential made by Nickel-lines is investigated. The periodic potential induces an anisotropy in the fluctuations parallel and perpendicular to the lines. The lindemann parameter is used to characterize the phase transition of this system.
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ISO 690
BUBECK, Ralf, 2001. Zweidimensionale kolloidale Systeme in äußeren Potentialen [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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