22.04.2020 11:50

Physik: Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreistr?ger an der HHU

An der Grenze von flüssig und fest

Von: Arne Claussen

Der griechische Physikprofessor Dr. George Petekidis von der Universit?t von Kreta und dem Institute of Electronic Structure and Laser-FORTH in Heraklion kooperiert seit 2016 mit dem Institut für experimentelle Physik der kondensierten Materie der Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf (HHU). Die Zusammenarbeit erfolgt im Rahmen eines Bessel-Forschungspreises, für den Prof. Petekidis vom Düsseldorfer Institutsleiter Prof. Dr. Stefan Egelhaaf nominiert wurde. Gemeinsam untersuchen sie den übergang von Festk?rper- zu Flüssigkeitseigenschaften.

Prof. Dr. George Petekidis (links) von der Universit?t von Kreta und FORTH in Heraklion forscht an der HHU zusammen mit Prof. Dr. Stefan Egelhaaf zu wichtigen Materialeigenschaften, insbesondere dem übergang vom flüssigen zum festen Zustand. (Foto: HHU / Christoph Kawan)

Manche Materialien verhalten sich wie Flüssigkeiten – sie flie?en, wenn eine Kraft auf sie einwirkt –, andere hingegen wie Festk?rper, die ihre Form behalten, selbst wenn eine ?u?ere Kraft auf sie einwirkt. Es gibt aber auch Materialien, die je nach Situation die Eigenschaften eines Festk?rpers oder einer Flüssigkeit zeigen.

So kann es beispielsweise von der Gr??e der angewendeten Kraft oder der Geschwindigkeit einer Deformation abh?ngen, ob das Material flie?t oder nicht. Solche Materialien begegnen einem t?glich, beispielsweise in Form von Ketchup, der nur ungern aus der Flasche flie?en will. Auch bei Schutzwesten nutzt man den Effekt aus: Bewegt man sich langsam in ihnen, sind sie verformbar (?flüssig“) und erlauben K?rperbewegungen. Bei schnellen Bewegungen dagegen, etwa bei Schl?gen oder Beschuss, sind sie fest und schützen den Tr?ger.

Prof. Petekidis will zusammen mit Prof. Egelhaaf und seinem Team den übergang von Festk?rper- zu Flüssigkeits-Eigenschaften untersuchen und besser verstehen. Dies machen sie anhand von ?kolloidalen Gl?sern“, die einen besonders deutlichen Effekt zeigen.

Diese Gl?ser sind eine besondere Form ?kolloidale Suspensionen“. In solchen sind Teilchen enthalten, die zwischen wenigen Nanometern und mehreren Mikrometern gro? sind. Sind nur wenige Teilchen vorhanden, dann bewegen sie sich zuf?llig durch die ganze Flüssigkeit. Je h?her aber die Teilchenkonzentration ist, desto langsamer und eingeschr?nkter bewegen sich Teilchen, da sie sich gegenseitig behindern. Bei sehr hohen Konzentrationen kommt die Bewegung fast v?llig zum Erliegen; dann liegt ein kolloidales Glas vor.

Die Mobilit?t der Teilchen bleibt auch sehr stark eingeschr?nkt, wenn mit einer ?u?eren Kraft versucht wird, das Material zu verformen. Deshalb verhalten sich Gl?ser (zun?chst) wie Festk?rper. Falls die Kraft jedoch stark genug ist, dann werden die Teilchen doch bewegt und das Material f?ngt an zu flie?en. Es verh?lt sich dann wie eine Flüssigkeit.

Prof. Egelhaaf: ?Was genau beim übergang von festen zu flüssigen Zust?nden passiert, ist aktuell von gro?em wissenschaftlichen Interesse und besitzt gleichzeitig eine hohe technologische und industrielle Relevanz. Die Forschungen in Düsseldorf und diejenigen von Prof. Petekidis in Griechenland erg?nzen sich ideal, da wir jeweils mit anderen Modellsystemen und Untersuchungsmethoden an das Thema herangehen.“

Zur Person

George Petekidis (geb. 1967 in Thessaloniki) studierte Physik an der Universit?t Thessaloniki (Diplom 1989) und wurde 1997 mit einer Arbeit zur Polymerphysik an der Universit?t von Kreta promoviert. Anschlie?end arbeitete er als Postdoc, unter anderem im Rahmen des Marie Curie Research Fellow-Programms, am Department of Physics and Astronomy an der Universit?t von Edinburgh und am Institute of Electronic Structure and Laser-FORTH in Heraklion. Im Jahr 2004 übernahm er eine Professur am Department of Materials Science and Technology der Universit?t von Kreta in Heraklion und ist mit dem Institute of Electronic Structure and Laser-FORTH affiliiert.

Prof. Petekidis ist international bekannt für seine Arbeiten zur Physik der weichen Materie und deren Anwendungen in der Materialwissenschaft. Er besch?ftigt sich mit dem Verhalten von weicher Materie unter dem Einfluss mechanischer Kr?fte oder unter Deformationen. Hierbei kombiniert er experimentelle Methoden, insbesondere Rheologie und Lichtstreuung, mit Computersimulationen. Dadurch erh?lt er systematische und quantitative Informationen auf allen relevanten L?ngenskalen und kann damit die Systeme sehr umfassend charakterisieren und deren Verhalten besser verstehen.

Im Jahr 2016 erhielt Prof. Petekidis den Bessel-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung, mit dem er seitdem immer wieder zu gemeinsamen Forschungsarbeiten mit Prof. Egelhaaf an die HHU reist. W?hrend seiner Aufenthalte in Düsseldorf wird er sowohl die untersuchten Systeme als auch die benutzten Messmethoden erweitern.

Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreis der Alexander von Humboldt-Stiftung

Die Preistr?gerinnen und Preistr?ger werden für ihre herausragenden Forschungsleistungen ausgezeichnet. Kandidatinnen und Kandidaten werden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland nominiert. Der Preis zielt auf in ihrem Fachgebiet international anerkannte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Ausland, deren Promotion vor nicht mehr als 18 Jahren abgeschlossen wurde. Von den Nominierten wird erwartet, dass sie zukünftig durch weitere wissenschaftliche Spitzenleistungen ihr Fachgebiet auch über das engere Arbeitsgebiet hinaus nachhaltig pr?gen werden.

Die Preistr?gerinnen und Preistr?ger k?nnen mit dem Preis ein selbst gew?hltes Forschungsvorhaben in Deutschland in Kooperation mit Fachkollegen für einen Zeitraum von bis zu einem Jahr durchführen. Der Preis ist mit 45.000 Euro dotiert. Die Humboldt-Stiftung verleiht j?hrlich rund 20 Friedrich Wilhelm Bessel-Forschungspreise.

Weitere Informationen: Seiten der Humboldt-Stiftung

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