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In die Enge getrieben Physiker verstehen nun besser, warum Flüssiges zu Glas wird

Quelle: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf 2 min Lesedauer

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Ein internationales Physiker-Team hat nun bewiesen, dass der sogenannte Glasübergang bei Flüssigkeiten mit Partikeln nicht nur von der Dichte sondern auch von dem sie umgebenden Fluid abhängt ...

Forscher verstehen jetzt wesentlich besser, wann aus einer Suspension glasartige Materie wird. Hier sieht man eine sogenannten konfokalmikroskopische Aufnahme nebst künstlerischer Interpretation (rechts) wie rote Tracer-Partikel zwischen den grünen Glasbildnern schwimmen.(Bild: HHU / M. Escobedo-Sánchez)
Forscher verstehen jetzt wesentlich besser, wann aus einer Suspension glasartige Materie wird. Hier sieht man eine sogenannten konfokalmikroskopische Aufnahme nebst künstlerischer Interpretation (rechts) wie rote Tracer-Partikel zwischen den grünen Glasbildnern schwimmen.
(Bild: HHU / M. Escobedo-Sánchez)

Kolloide gehören zu den sogenannten Suspensionen. Das sind Stoffgemische festen Partikeln und einer Flüssigkeit. In der Physik dienen sie häufig als Modellsysteme, um ungeordnete Materie zu untersuchen. Es interessiert etwa, wie diese in einen glasartigen Zustand übergeht. Wird die Partikelkonzentration nämlich immer weiter erhöht, können sich diese immer weniger frei bewegen. Sie werden dann so langsam, das quasi eine feste, ungeordnete Struktur entsteht, die einem Glas gleicht, wie es weiter heißt. Die fehlende Ordnung unterscheidet schließlich Glas von Festkörpern mit geordneten Kristallstrukturen. Und bisher war der Forscherblick vor allem auf die das Glas bildenden Partikel gerichtet. Es ging dabei darum, herauszufinden, wie schnell sich diese noch bewegen und ab wann ihre Bewegung stark genug eingeschränkt ist. Die neue Studie der Heinrich-Heine-Universität (HHU) Düsseldorf und von der Tel Aviv-University (TAU) nimmt nun eine andere Perspektive ein, wie betont wird. Denn sie untersucht, wie sich die Flüssigkeit zwischen den Partikeln bewegt.

Tracer-Partikel bewegen sich leicht zwischen den Großen

Prof. Dr. Manuel A. Escobedo-Sánchez, Leiter der Arbeitsgruppe Experimentelle Weiche Materie am Institut für Physik der kondensierten Materie an der HHU, ist Korrespondenzautor der in Nature Physics erschienenen Studie, wobei der Erstautor der HHU-Doktorand Patrick Laermann ist. Escobedo-Sánchez erklärt: „Wir zeigen, dass die Dynamik der Flüssigkeit messbare Informationen über den entstehenden Glaszustand enthält.“ Und um diese verborgene Dynamik zu untersuchen, greift man zu sehr kleinen Partikeln, die man im Mikroskop gezielt verfolgen kann. Diese sogenannten Tracer-Partikel sind demnach deutlich kleiner als jene, die das Glas bilden. Sie können sich in der Flüssigkeit deshalb zwischen den „großen Brüdern“ bewegen. Indem die Forscher diese Bewegung mit sogenannten Konfokalmikroskopen verfolgten, erkannten sie, wie sich die Flüssigkeit zwischen den Partikeln verändert, während das System zunehmend glasartig wird. Dieses Wissen eröffne nun einen neuen Blickwinkel auf das Geschehen der Glasbildung.

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