Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

9.3 Repulsive Wechselwirkungen
geeignet sind, da der Teil der Moleküle, der nicht an die Ferropartikel andockt, entweder
wasser- oder in Kohlenwasserstoffen löslich ist. Je nachdem erhält man ein Ferrofluid auf
Wasserbasis oder auf Petroleumbasis, wobei letzteres nun genauer charakterisiert werden
soll. Um das abstoßende Potential zwischen den wechselwirkenden Magnetitpartikeln her-
zustellen, verwendet man hierbei möglichst langkettige Moleküle mit einem hydrophilen
und einem hydrophoben Ende, wie beispielsweise Ölsäure C 18 H 34 O 2 . Das hydrophobe En-
de „dockt“ an die Magnetitteilchen an, so dass man mit einer passenden Trägerflüssigkeit
die neuen Teilchen lösen kann.
Für das abstoßende Potential gilt:
Esteric = kbT πd 2 ζ
2
�
� �
2 + l 1 + t
2 − · ln
−
t 1 + l/2
l
�
t
(9.21)
ζ bezeichnet die Oberflächenkonzentration der Surfacantmoleküle, t das Verhältnis zwischen
dem Durchmesser der Ferropartikel d zu dessen Molekülhüllendicke δ. Es gilt t = 2δ
d .
Abb. 9.4: Funktionsprinzip der sterischen Abstoßung [AK09, Abbildung 3.13, Seite
57]
Die Abbildung 9.4 zeigt ein Ferrofluid, bei dem die Magnetit-Teilchen mittels Surfactat-
Molekülen isoliert wurden, damit sie nicht agglomerieren. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es
möglich, eine Nanoteilchen-Konzentration in der Flüssigkeit von bis zu 10% zu erreichen.
In Abbildung 9.5 auf der nächsten Seite sind alle Wechselwirkungen der Ferrofluidteilchen
zusammenfassend dargestellt. Hierbei wurde für das sterische abstoßende Potential eine
Oberflächenkonzentration ζ = 1018 Moleküle
m2 und ein Partikeldurchmesser d = 10 nm gewählt.
Man kann erkennen, dass eine Dicke der Surfactantmolekülschicht von δ = 0, 5 nm
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