Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

9.2 Attraktive Wechselwirkungen
Emag = µ0 · M0 · π
6 · d3 · H (9.15)
Um die magnetische Separation der Teilchen zu verhindern, muss diese Energie geringer
sein als die thermische Energie kB · T des Teilchens. Somit folgt für den maximalen Teil-
chendurchmesser dmax:
Beispiel
dmax = 3
�
6 · kB · T
µ0 · π · M0 · H
(9.16)
Nimmt man beispielsweise als Wert für die magnetische Feldstärke H einen Bereich von
1 . . . 10 · 104 A
m , eine spontane Magnetisierung von Magnetit von M0 = 4, 5 · 105 A
m
und für
die Temperatur wie in dem Beispiel aus Abschnitt 9.1.1 auf Seite 101 wieder T = 20 ◦ C �=
293 K an, so erhält man für den maximal zulässigen Teilchendurchmesser dmax:
�
dmax = 3
6 · kB · 293 K
µ0 · π · 4, 5 · 10 5 A
m · (1 . . . 10 · 104 A
m )
= 11 . . . 5 nm (9.17)
Somit liefern Sedimentation wie auch Separation eine kritische Partikelgröße von etwa
10 nm.
9.2 Attraktive Wechselwirkungen
Neben den Bedingungen an die Größe der Partikel müssen auch die Wechselwirkungen
der Teilchen untereinander berücksichtigt werden, damit es zu keiner Agglomeration der
Teilchen kommt. Denn im Falle einer Agglomeration würden diese in ihrer Größe so stark
anwachsen, dass sie die vorigen Größenbedingungen nicht mehr erfüllen könnten. Es käme
zu einer unerwünschten Sedimentation.
Prinzipiell wirken zwischen Partikeln die unterschiedlichsten Kräfte. Abhängig vom Ab-
stand zweier Teilchen kann die Summe der zwischen den Teilchen wirkenden Kräfte zu
einer gegenseitigen Abstoßung, aber auch Anziehung führen. Dies lässt sich mit Hilfe eines
abstandsabhängigen Potentialverlaufs verdeutlichen.
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