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0.8
T(R) = 340 K, c = 0.03, M w = 16800 kg/mol
0.8
T(R) = 340 K, c = 0.03, M w = 16800 kg/mol
∆r / µm
0.6
0.4
1s
2s
11s
∆r / µm
0.6
0.4
T(R) = 340 K
T(R) = 310 K
0.2
0.2
0
0
0 20 40 60 80 100
r / µm
(a) Verschiebung der Kolloide ∆r als Funktion
des radialen Abstandes von der Heizquelle
für verschiedene Zeiten 1s, 2s und
der stationäre Zustand 11s. Die rote durchgezogenen
Linie repräsentiert die numerische
Lösung im nicht begrenzten System, die
blaue gestrichelte die Lösung unter Berücksichtigung
der Randbedingungen. Für Details,
siehe Text.
0 20 40 60 80 100
r / µm
(b) Verschiebung der Kolloide ∆r als Funktion
des radialen Abstandes für verschiedene
Oberflächentemperaturen. Die roten
durchgezogenen Linien zeigen die numerische
Lösung im nicht begrenzten System, die
schwarzen durchgezogenen Linien die numerische
Lösung unter Berücksichtigung der
Randbedingungen. Für Details, siehe Text.
Abbildung 5.33: Verschiebung des Polymernetzwerkes für verschiedene Zeiten
und Laserleistungen. Beide Abbildungen sind in [127] veröffentlicht.
(t ≈ 10 s) und die Verschiebung ist reversibel, sobald der Laser ausgeschaltet wird.
Durch ein automatisiertes Tracking-Verfahren kann die Position der Teilchen vor
dem Heizen und im stationären Zustand bestimmt werden. Die Genauigkeit ist
dabei besser als 50 nm. Dadurch kann die Verschiebung problemlos auch unterhalb
der Beugungsgrenze aufgelöst werden (siehe Abbildung 5.32(b)).
Die so bestimmten Verschiebungen für eine Mischung aus Polystyrol (M w =
16800kgmol −1 ) und Toluol mit c = 0.03 sind für drei verschiedene Zeiten zusammen
mit einer Kurve, deren Berechnung weiter unten erläutert wird, in Abbildung
5.33(a) gezeigt. Für kürzere Zeiten ist bereits der abstandsabhängige Aufbau
der Netzwerkdeformation durch Thermodiffusion erkennbar. Die stationäre Verschiebung
ist bereits für Teilchen nahe der Heizquelle bei t = 2 s fast erreicht.
Die Teilchenbewegung ist ein stark nicht-lokaler Prozess, bei dem selbst Teilchen
in 100 µm Abstand von der Heizquelle noch eine Verschiebung erfahren. Dies ist
erstaunlich, da das Temperaturfeld etwa innerhalb eines Mikrometers und die Konzentrationsblase
eine volle Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 10 µm aufweist.
Netzwerk-Deformation Kurze Polymerketten sind entweder nicht verschlauft,
oder ihre Verschlaufungen lösen sich sehr viel schneller als die charakteristische
Diffusionszeit der Polymerlösung auf der Längenskala des Experiments. Das Poly-
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