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Colloidal magnetic cubes
Joe Grahame Donaldson
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Physik)
Betreuer*in
Sofia Kantorovich
DOI
10.25365/thesis.51971
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-17733.04325.481259-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die moderne Kolloidwissenschaft bietet zahlreiche Strategien um Nano-, Mikro und kolloidale Teilchen mit nicht-kugelförmiger Geometrie zu synthetisieren. Die richtungsabhängigen Wechselwirkungen dieser Kolloide nehmen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung neuer weicher Materialien ein. Ihre von der Kugelgeometrie abweichende Form bildet die Grundlage um den Mechanismus ihrer Selbstorganisation zu beeinflussen, eben durch die externe Anisometrie der Teilchen. Werden diese Teilchen aus magnetischen Verbindungen synthetisiert, wird hierdurch eine zusätzliche interne Anisotropie in das System eingebracht. Das Wechselspiel zwischen Anisometrie und Anisotropie ist nun entscheidend für die Charakteristika solcher Systeme. Des Weiteren kann das System jetzt durch ein externes magnetisches Feld beeinflusst werden, wodurch sich viele Tore hinzu Materialien mit steuerbaren Eigenschaften öffnen. Durch die Tendenz der anisometrischen, magnetischen Teilchen in einer programmierbaren und determinierten Weise zu interagieren, beziehungsweise gesteuert zu werden, ist eine bessere Kontrolle über die makroskopischen Eigenschaften des Systems möglich. Von ganz besonderem Interesse sind hierbei Systeme, deren Reaktion durch verschiedene Kontrollparameter, wie beispielsweise Temperatur und/oder ein externes, magnetisches Feld, präzise reguliert werden können. Experimentell synthetisierte, würfelförmige Teilchen sind besonders monodispers und zeigen gleichzeitig ein präferiertes Verhalten in Bezug auf ihrer Anordnung. Dies macht sie zu einem besonders interessanten Studienobjekt und sie weckten kürzlich hierdurch großes Interesse im Bereich der weichen Materie und darüber hinaus. Der Leitfaden dieser Doktorarbeit ist die sorgfältige Analyse der vorangegangenen Aussagen im Speziellen für würfelförmige, magnetische Teilchen. Deren Eigenschaften und Charakteristika, insbesondere Selbstorganisation und Reaktion auf ein externes magnetisches Feld, wurden hier hauptsächlich durch Computersimulationen Hand in Hand mit analytischer Theorie erforscht.
Abstract
(Englisch)
Contemporary colloid science provides numerous ways of synthesising particles with non-spherical geometries. The directionally dependent interactions of these particles are key tools in the development of new soft materials. Their non-spherical shape provides a platform with which to influence the self-assembly mechanism via the particles' external anisometry. When particles are constructed from magnetic compounds, an internal anisotropy is introduced into the system. At which point, the interplay between anisometry and anisotropy becomes one of the defining dynamic equilibria in the system. Moreover, the system is now receptive to the application of an external magnetic field, providing important routes to materials with tunable properties. The inclination for anisometric magnetic particles to interact -- or be directed -- in a programmable (deterministic) manner allows for greater control over the properties of the resulting macroscopic system. This is of further interest given the fact that systems whose magnetic responses can be finely tuned using control parameters, such as temperature and/or external magnetic field strength are extremely desirable. Cube-like particles are particularly monodisperse examples that, together with their favourable packing behaviour, make them especially interesting to study and of significant interest in the soft matter community (and beyond) of late. The compendium of investigations comprising this thesis, address many of the preceding assertions in relation to systems of magnetic cubes. Using predominately a combination of computer simulation and analytical theory in tandem, the characteristics and properties of magnetic (dipolar) cubes have been elucidated, focusing on the self-assembly and magnetic response.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Soft Matter Colloids Self-Assembly Magnetism Dipolar Magnetic Response Cubes
Schlagwörter
(Deutsch)
Weiche Materie Kolloide Selbstorganisation Magnetismus Dipol Reaktion auf ein externes Magnetfeld würfelförmige Kolloide
Autor*innen
Joe Grahame Donaldson
Haupttitel (Englisch)
Colloidal magnetic cubes
Paralleltitel (Deutsch)
Würfelförmige magnetische Kolloide
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
xiii, 173 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Alexey Ivanov ,
Pietro Tierno
AC Nummer
AC15191240
Utheses ID
45903
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 411 |