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Weiche Materie: Theorie und Experiment
Vorlesende:
Dr. Günter Auernhammer MPI für PolymerforschungTel.: 37-9113
Dr. Martin OettelAG Prof. BinderBüro: 01-317, Tel.: 39-23645
Internetseite
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Soft MatterSoft Matter
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Biologie
Chemie
physikalische Chemie
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microscopic mesoscopic macroscopic
atoms
molecules
colloidspolymer superstructuresemulsion droplets
solids fluids
polymers
0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm
granular matter
1 ns 1 µs 1 ms 1 s
103 109 106 1012 1015 100 g/mol
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Weiche Materiehttp://www.unifr.ch/physics/mm/pdm/pdmwm.html
Kleman/Lavrentovich, Soft Matter Physics, Springer 2003
Virtual textbook polymers and liquid crystalshttp://plc.cwru.edu/
Flüssigkristalle
de Gennes/Prost, The Physics of Liquid Crystals, Oxford 1993
Polymere
Rubinstein/Colby, Polymer Physics, Oxford 2003
Kolloide
Fennell/Evans/Wennerstrom, The Colloidal Domain, Wiley 1999
Hunter, Foundations of Colloid Science, Oxford
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Strukturen in Weicher Materie
Polymerknäuel: Morphologie von verknoteten Schläuchen
Block-Copolymer: Mizelle
Tenside: Mizellbildung und Oberflächenadsorption
Tenside: Membranbildung
Tröpfchen-Emulsionen
Kolloid-Kristall: 1-μm- Silica-Kügelchen
Kolloide: GelstrukturDiblock-Copolymere: Superstrukturen
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• Blut besteht aus Partikeln und Plasma
• Partikel: 99.9% rote Blutkörperchen (Erythrocyten) Weisse Blutkörperchen (Leukocythen), Blutplättchen• Plasma: 92% Wasser,
7% Plasmaproteine 1% andere gelöste Stoffe
• Der Hematocrit (H) ist der Feststoffgehalt (Volumenbruch)
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Quellen: From www.biomedicalphysics.org:
Deetjen Speckmann Physiologie 1999
Fahreaus-Lindqvist-Effekt: in dünnen Kapillaren nimmt die Blutviskosität ab.
Ursache: Selbstfiltration, dh. der Hämatokrit sinkt; und Formveränderung der Erythrozyten, „Gänsemarsch“, verminderte Reibung
H = 0.45
blood_rheology
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• Selbstreinigung von LotusblätternBeispiel: Farbstoffe
• Mikrostrukturen mit Nano-Wachs-Kristallen auf der Blattoberfläche
• Technische Umsetzung des Lotus-Effekts Beispiel: Fassadenfarben
• Oberfläche mit Lotus-Effekt
• Wasser• Schmutz-partikel
• Glatte Oberfläche (Easy-to-clean)
• Schmutzpartikel haften besser am Wassertropfen als an der Oberfläche und werden dadurch entfernt
• Starke Haftung: Schmutzpartikel werden durch Wasser nur verlagert
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AUSTRALIEN
Coober Peedy Boulder
http://www.segnitopals.net.au/main/silica.html
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Licht-Mikroskop
1 mm
10 µmRaster-Elektronenmikroskop
10 nm
TEM
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x1 opake Flüssigkeit
x1000 Fett-Emulsion
x10.000 Casein Suspension
x100.000 Protein Suspension
Whey Proteine
Casein-Mizellen
Fett
Struktur von Milch: Mikroskopie
http://www.ilri.org/InfoServ/Webpub/Fulldocs/ILCA_Manual4/Toc.htm#TopOfPage
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Yoghurt Saure Milch
Kasein-Mizellen:Entfernen der sterischen Stabilisierung, Gelierung
Whey Proteine: Abschirmen der elektrostatischen Stabilisierung, Koagulation