Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

9.2 Attraktive Wechselwirkungen
A ist die sog. Hamaker Konstante. Sie ist materialabhängig und beträgt bei Magnetit in
Wasser etwa 10 −19 Nm. l errechnet sich aus dem Quotienten des doppelten Oberflächenab-
stands s zwischen den wechselwirkenden Teilchen und des Durchmesser d, also l = (2s)/d.
Für geringer werdenden Oberflächenabstand s konvergiert das van der Waals - Potential
gegen −∞, was man in Abbildung 9.2 erkennen kann.
Abb. 9.2: Anziehendes van der Waals – Potential zwischen zwei Ferrofluidpartikeln
Folglich ist ein minimaler Teilchenabstand energetisch am günstigsten. Die zwei wech-
selwirkenden Teilchen würden agglomerieren. Um dies zu verhindern, ist es notwendig,
beispielsweise einen emulgierenden Stoff einzusetzen, der diese Agglomeration verhindert
(siehe Kapitel 9.3 auf der nächsten Seite).
9.2.2 Dipol-Dipol – Wechselwirkung
Neben den van der Waals-Wechselwirkungen zwischen den Partikeln spielen in Ferrofluiden
auch die magnetischen Wechselwirkungen eine große Rolle. Nach Gleichung (9.12) auf
Seite 104 besitzt jedes Teilchen ein magnetisches Moment m. Infolgedessen kommt es zu
einer magnetischen Dipol-Dipol – Wechselwirkung, deren Energie durch folgende Gleichung
beschrieben wird [Ros97, Seite 36]:
Edd = π µ0M
9
2d3 (l + 2) 3
(9.19)
Man kann an Abbildung 9.3 auf der nächsten Seite erkennen, dass diese Art der Wech-
selwirkung deutlich geringer ist als die van der Waals – Wechselwirkung. Sind die beiden
Teilchen in Kontakt, verringert sich die Dipolenergie (siehe Gleichung (9.19) mit l=0) auf
107