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Physikalisches Kolloquium
Kolloquium der Theor. Physik
Gruppenseminar der Theorie 1

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Glasübergang in eingeschränkter Geometrie

imageModell des Systems

Der Glasübergang dichter Flüssigkeiten ist durch ein äußerst komplexes dynamisches Verhalten gekennzeichnet. Beispielsweise erhöht sich in der Umgebung des Glasübergangs die Viskosität bei geringer Veränderung der Temperatur oder Dichte um Größenordungen, bis es schließlich sogar zum vollständigen Stillstand jeglichen Fließverhaltens kommt.

Ein kohärentes Bild für diese Vorgänge konnte im Rahmen der Modenkopplungstheorie entwickelt werden, welche über die letzten 20 Jahre erfolgreich getestet wurde. Einer Kollaboration der Universitäten Mainz und Erlangen ist es nun gelungen, diese Theorie auch auf den Fall einer zwischen zwei Wänden eingeschränkten Flüssigkeit zu erweitern. Für das wichtige Modell dicht gepackter harter Kugeln konnte der Glasübergangspunkt als Funktion des Plattenabstands berechnet werden. Als nichttriviale Vorhersage ergibt sich, dass der Übergangspunkt vom flüssigen Zustand zum Glas kein monotones Verhalten aufweist, sondern vielmehr mit dem Plattenabstand oszilliert. Folglich kann man ein überraschendes Re-entry Phänomen beobachten, nämlich dass durch Veringerung des Plattenabstands das Glas auch wieder in eine flüssige Phase gelangen kann. Ein ähnliches oszillatorisches Verhalten der Diffusionskonstante wurde bereits in Computersimulationen für moderat dichte Systeme beobachtet. Als mikroskopische Ursache für derarte Phänomene wurde das Anordnen der Partikel in kommensurablen Randschichten identifiziert. Die Theorie ist auf Mischungen erweiterbar und ermöglicht Vorhersagen für das interessante Wechselspiel zwischen dem Packungsverhalten nahe der Wände und der Nahordnung der verschiedenen Partikelsorten.

www.physik, 2010-09-14