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Lead
Kolloide sind überall in unserem Alltag anzutreffen und werden auch als Modellsysteme für fundamentale Aspekte in der Physik der kondensierten Materie verwendet. Sie umfassen harte, inkompressible und weiche, deformierbare Partikel suspendiert in einem Lösungsmittel. Das Phasenverhalten von deformierbaren Kolloiden ist weit weniger gut verstanden als jenes von harten Kolloiden, da deformierbare Kolloide ihre Grösse und Form aufgrund von Temperatur-, pH- oder Druckänderungen anpassen und deshalb ein komplexeres Verhalten zeigen. Aufgrund dieser Reaktivität sind weiche Kolloide von Interesse für vielfältige Anwendungen.
Lay summary
pNIPAM-Mikrogele sind ein gutes Modellsystem für weiche Kolloide. Ein bemerkenswerter Effekt ihrer Reaktivität ist, dass sie in konzentrierten Suspensionen spontan entschwellen. Grosse pNIPAM-Mikrogele schrumpfen spontan zur Grösse von kleineren aber sonst identischen pNIPAM-Mikrogelen in ihrer Umgebung. Wir haben ein Modell für dieses spontane Entschwellungsverhalten entwickelt und haben gezeigt, dass das Phasenverhalten direkt mit der Reaktivität der Mikrogele zusammenhängt.
Trotzdem bleiben viele Aspekte der Kristallbildung und Glasbildung in weichen Kolloiden unverstanden. Insbesondere gibt es noch kein akzeptiertes Modell für die Wechselwirkung weicher Kolloide, mit dem ihr Phasenverhalten vorhergesagt werden könnte. Neue Modelle für das Verhalten von weichen Kolloiden müssen ihre innere Struktur mit ihrer Wechselwirkung verknüpfen. Wir werden dies erreichen, indem wir auf unserem Modell für das oben erwähnte spontane Entschwellen aufbauen und Mikrogele mit unterschiedlicher Weichheit untersuchen, um den Übergang von harten zu weichen Kolloiden zu beobachten. Dazu verwenden wir eine Kombination aus Streutechniken, Rheologie, Osmometrie und Mikroskopie. Das Hauptziel besteht darin, ein Modell für weiche Mikrogele zu entwickeln, das sowohl das Einteilchen- als auch das Suspensionsverhalten vorhersagen kann und Einblicke in die Kristallisation und den Glasübergang von weichen Kolloiden gibt.