Forschung

Forschungsgebiete

  • Physik der weichen kondensierten Materie und Biophysik
  • Aktive und passive kolloidale Teilchen
  • Mikroskopische Herleitung von Feldtheorien
    (mikroskopische Bewegungsgleichungen -> mesoskopische Feldtheorie -> makroskopische Feldtheorie)
  • Klassische dynamische Dichtefunktionaltheorie
  • Phasenfeldkristallmodelle
  • ...

Projekte

Komplexe Fluide

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Kolloidale Teilchen

Aktive kolloidale Teilchen

Aktive kolloidale Teilchen sind Nano- oder Mikrometerteilchen, die über einen internen Antriebsmechanismus verfügen und sich dadurch in Flüssigkeiten – wie ein Nano- oder Mikro-U-Boot – selbstständig fortbewegen können. Beispiele für aktive kolloidale Teilchen sind schwimmende Mikroorganismen, wie z. B. zahlreiche Arten von Archaeen, Bakterien und Protozoen. Es existieren aber auch bereits einige technische Realisierungen selbstangetriebener Nano- und Mikrometerteilchen. Wir untersuchen die Bewegung dieser Teilchen und wie sie gesteuert werden kann. Dies ist nicht nur für die Biologie, sondern auch im Hinblick auf zukünftige Anwendungen künstlich hergestellter aktiver kolloidaler Teilchen sehr interessant. Zu den wichtigsten Bereichen, in denen eine zukünftige Anwendung dieser Teilchen denkbar ist, gehört die Nanomedizin. Dort könnten sie wie ferngesteuerte Nano- oder Mikro-U-Boote im Körper eingesetzt werden und z. B. Wirkstoffe an ein bestimmtes Ziel transportieren und dort freisetzen. Bis zur Realisierung derartiger Anwendungen ist zunächst jedoch noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig. (Ergebnisse)

Kolloidale Flüssigkristalle

Aktive kolloidale Flüssigkristalle

Suspensionen anisometrischer aktiver kolloidaler Teilchen werden auch als aktive kolloidale Flüssigkristalle bezeichnet. Eine wichtige Besonderheit aktiver kolloidaler Flüssigkristalle besteht darin, dass sie durch den Antriebsmechanismus der aktiven kolloidalen Teilchen dauerhaft fern vom thermodynamischen Gleichgewicht sind. Dadurch ist ihr Verhalten viel komplizierter und vielseitiger als das von gewöhnlichen kolloidalen Flüssigkristallen, die über keinen internen Antriebsmechanismus verfügen. Dies macht aktive kolloidale Flüssigkristalle für die statistische Physik sehr interessant. Sie sind aber auch u. a. für die Materialwissenschaften von Bedeutung, da sie durch ihr einzigartiges Verhalten neuartige Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften darstellen. Um dazu beizutragen, dass die Realisierung derartiger aktiver Materialien in Zukunft Realität wird, untersuchen wir die Eigenschaften aktiver kolloidaler Flüssigkristalle und wie sie sich kontrollieren lassen. (Ergebnisse)

Klassische dynamische Dichtefunktionaltheorie

Phasenfeldkristallmodelle

Weitere Projekte

Methoden

Zu unserer Arbeit gehören das Herleiten von Modellen und physikalischen Gesetzen, Verallgemeinern von Theorien, Entwickeln neuer Methoden und Untersuchen der Grundgleichungen neuer Modelle und Theorien. Wir setzen auch Computersimulationen ein. Dadurch kommen bei unserer Arbeit zahlreiche analytische und numerische Methoden zur Anwendung. Zur Ergänzung arbeiten wir mit Experimentatoren zusammen.