Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

9 Physikalische Anforderungen an ein Ferrofluid
Ist bei Partikelabstand Null ein globales Minimum sowie global kein lokales Maximum im
Potentialverlauf vorhanden (siehe Abbildung 9.1(a)), werden die Partikel agglomerieren,
da sich dieser Zustand als energetisch am günstigsten erweist. Infolgedessen kommt es zu
einer Sedimentation.
(a) Potential mit globalem Minimum
im Nullpunkt
(b) Potential mit globalem Minimum
im Nullpunkt sowie lokalem Maximum
Abb. 9.1: Der Potentialverlauf der Wechselwirkung zwischen zwei Partikeln ist ent-
scheidend für deren Agglomeration.
Besitzt der Potentialverlauf hingegen ein lokales Maximum (siehe Abbildung 9.1(b)), so
ist es von der Höhe dieses Maximums abhängig, ob die Teilchen agglomerieren oder nicht.
Schaffen es die Teilchen aufgrund ihrer thermischen Energie, die Barriere zu überwinden,
werden sie agglomerieren. Gelingt die Überwindung der Potentialbarriere nicht, sind sie
sedimentationsstabil.
Im Folgenden sollen nun die attraktiven Wechselwirkungen zwischen den Partikeln be-
schrieben werden.
9.2.1 Van der Waals – Wechselwirkung
Die van der Waals – Wechselwirkung ist eine stets auftretende Bindung zwischen Teilchen
[Ros97, Seite 37]. Hierbei ist die magnetische Eigenschaft der Teilchen nicht von Bedeu-
tung, denn die van der Waals-Wechselwirkung entsteht durch Ladungsfluktuationen in den
Atomen, welche fluktuierende elektrische Dipole erzeugen [Iba09, Seite 15]. Ein so erzeugter
Dipol induziert seinerseits wieder ein elektrisches Feld, woraufhin an einem benachbarten
Teilchen ein Dipol induziert wird. Das Potential ist folgendermaßen definiert [AK09, Seite
56]:
106
Ev.d.W. = − A
�
6
2
l 2 + 4l +
2
(l + 2) 2 + ln l2 + 4l
(l + 2) 2
�
(9.18)