Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Chemie

Betreuer: Prof. Dr. Joachim Wagner



Dipl.-Chem. Christopher Passow
(e-mail: christopher.passow@uni-rostock.de )

Untersuchungen richtungsabhängiger Phänomene in kolloidalen Systemen

In der vorliegenden Arbeit werden richtungsabhängige, strukturelle und dynamische Eigenschaften kolloidaler Systeme untersucht, wobei sowohl sphärische Systeme mit anisotropen Wechselwirkungen als auch formanisotrope Partikel betrachtet werden. Als Modellsystem für isotrope Partikel mit richtungsabhängigen Wechselwirkungen dienen in einer paramagnetischen ionischen Flüssigkeit suspendierte, sphärische Silica-Partikel. In einem externen Magnetfeld interagieren die als magnetische Löcher fungierenden diamagnetischen Silica-Partikel über schwache Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, die zu richtungsabhängiger Diffusion führen. Modellsysteme für anisotrope Partikel sind kolloidale Hämatit-Spindeln. Orientierungsverteilungsfunktionen, die mittels Kleinwinkelstreuung in Gegenwart externer Magnetfelder bestimmt wurden, erlauben den Zugang zu den Wechselwirkungen dieser magnetischen Partikel mit externen Magnetfeldern. Die Streutheorie polarisierter und depolarisierter Streuexperimente an zylindersymmetrischen Rotationskörpern wird durch Entwicklung des Streuvermögens in Rotationsinvarianten abgeleitet, wobei die Rotations-Translations-Kopplung bei formanisotropen Partikeln berücksichtigt wird, die aus der Anisotropie der translatorischen Diffusionstensoren resultiert.

In this work direction-dependent structural and dynamic properties of colloidal systems are studied. Both, spherical systems with anisotropic interactions and anisotropic particles are considered. Spherical silica particles suspended in a paramagnetic ionic liquid serve as a model for isotropic particles with direction-dependent interactions. In an external magnetic field the diamagnetic silica particles behave as magnetic holes and interact via weak dipole-dipole interactions, resulting in a direction-dependent diffusion. Model systems for anisotropic particles are colloidal hematite spindles. Orientation distribution functions were determined via small angle scattering in the presence of external magnetic fields and allow access to the interactions of these magnetic particles with external magnetic fields. The scattering theory of polarized and depolarized scattering experiments for cylindrically symmetric solids of revolution is developed by expanding the scattering function in rotational invariants. For anisotropic particles the rotational-translational coupling resulting from the anisotropy of translational diffusion tensors is taken into account.