Schmelzen und Erstarren in zwei Dimensionen Dissertation ...

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Aufbau des Experiments
In diesem Kapitel wird der experimentelle Aufbau beschrieben, wie er für die Arbeiten
verwendet wurde, welche in Kapitel (3), (4)und (5) beschrieben werden. Superparamagnetische
Kolloide 1 mit 4, 5 µm Durchmesser sind in wässriger Lösung eines horizontal
aufgespannten Tropfens dispergiert. Der Tropfen wird von einer Glaszelle gehalten, die
mit einer zylindrischen Bohrung versehen ist, deren Öffnung nach unten zeigt. Das Volumen
des Tropfens wird derart gewählt, dass die Wasser-Luft Grenzfläche annähernd
eben ist. Da die Massendichte der Kolloide mit 1, 5g/cm 3 größer als die von Wasser
ist, sedimentieren die Kolloide an die untere Wasser-Luft Grenzfläche. Die translatorischen
Freiheitsgrade liegen in der horizontal ausgerichteten Grenzfläche (X-Y Ebene),
die Bewegung in Richtung der Ebenennormalen parallel zum Schwerefeld der Erde (Z-
Richtung) ist aufgrund der Sedimentation/Gravitation unterdrückt; die Kolloide bilden
ein zweidimensionales System. Eine Abschätzung der vertikalen, thermisch angeregten
Auslenkung h der Kolloide über ∆ρ·V gh = k B T liefert h = 20 nm und kann gegenüber
der Größe der Kolloide vernachlässigt werden (eine weiterführende Abschätzung der
Zweidimensionalität des Systems ist in [6] zu finden; unter den Auslenkung in vertikaler
Richtung ist der thermische der größte Beitrag).
1.1 Dipol-Dipol-Wechselwirkung
Die Meßzelle befindet sich in der Mitte einer Spule, deren Feld in vertikale Richtung
zeigt. Das äußere Magnetfeld ⃗ H induziert in den superparamagnetischen Kolloiden mit
der Suszeptibilität χ eff
m
= 6.47 ∗ 10 −11 Am 2 /T pro Teilchen 2 ein magnetisches Moment
1 Dynal Biotech GmbH Postfach 11 19 65 D-20419 Hamburg
2 SQUID-Messung AG Schatz
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