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70 KAPITEL 3. STREULICHTMETHODEN
loide sind i.A. nicht elektrisch neutral sondern besitzen eine Oberflächenladung. In polaren
Flüssigkeiten führt dies zur Anlagerung von Gegenionen sowie einer weiteren äußeren Hülle
von Ionen mit einer Ladung gleichen Vorzeichens wie des Partikels. Man nennt dies elektrische
Doppelschicht. Direkt am Partikel sind die Gegenionen stark gebunden. Ab einem bestimmten
Abstand aber ist die Bindung hinreichend schwach, daß Gegenionen abgezogen werden
können. Diesen Abstand nennt man ’Shear-plane’ oder Scherzone, und das dort herrschende
elektrische Potential, ζ-(zeta)-Potential, das direkt gemessen werden kann. Hierfür wird ein externes
elektrisches Feld E angelegt und die geladenen Partikel bewegen sich stärker in Richtung
des Feldes auf den ihrer Ladung engegengestzten Pol zu (Elektrophorese) [Smol16, Kral97].
¯v = ζɛE
4πη
(3.60)
Diese Drift ist der ungerichteten Brownschen Molekularbewegung überlagert. Mittels heterodynen
Nachweises kann diese Drift, obwohl sie sehr klein ist (≈ 0.01 mm s −1 ) und nur
Frequenzverschiebungen von der Größenordnung ∆ω/ω ≈ 10 −13 zur Folge hat, direkt beobachtet
werden. Abbildung 3.19 zeigt die Frequenzanteile des Streulichtsignals für verschiedene
elektrische Feldstärken.
Abbildung 3.19: Frequenzspektrum des Streulichts einer Suspension von Latex
Kügelchen bei Anlegen eines elektrischen Feldes (a) Durchmesser 500 nm
E=34 Vcm −1 und 54 Vcm −1 . Aus den Frequenzverschiebungen folgen Driftgeschwindigkeiten
von 0.016 mms −1 und 0.025 mms −1 . (b) Kleinere Kügelchen sind beweglicher.
Bei E=34 Vcm −1 haben sie Driftgeschwindigkeiten von 0.018 mms −1 . Über die
Viskosität η hängt die Driftgeschwindigkeit natürlich vom Lösungsmittel ab [Köpf79]