Brownsche Dynamik nanoskopischer, anisotroper Partikel im externen elektrischen Feld

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem in situ Schaltprozess von anisotropen, nanoskopischen Partikeln in Lösung durch ein äußeres elektrisches Feld. Die statische und dynamische Orientierung der anisotropen Partikel, hervorgerufen durch das äußere elektrische Feld, wird mittels Röntgenkleinwinkelstreuung und dynamischer Lichtstreuung untersucht. Die verschiedenen anisotropen Partikel (kontrolliert gewachsene Polymeraggregate, Goldnanostäbchen und Graphennanoplättchen) unterscheiden sich u.a. in ihrer Größe, ihrem Aspektverhältnis und in ihrer dielektrischen Permittivität. Diese Parameter beeinflussen eine mögliche Orientierung der Teilchen durch das elektrische Feld. Zusätzlich zu den Partikelsuspensionen werden Partikel, dispergiert in dem Flüssigkristall 4-Cyano-4’- pentylbiphenyl (5CB), unter Feldeinfluss in der Röntgenkleinwinkelstreuung untersucht, da die Wechselwirkung zwischen Flüssigkristall und Partikel Auswirkungen auf den feldstärkenabhängigen Orientierungsprozess der Partikel hat. Es zeigt sich, dass eine feldstärkenabhängige Orientierung der Graphennanoplättchen, dispergiert in 5CB, in dieser Arbeit mittels SAXS detektiert werden kann und die Orientierung durch das elektrische Feld reversibel schaltbar ist.

This work concerns itself with in situ switching process of anisotropical, nanoscopical particles in solution via an external electric field. The static and dynamic orientation of the anisotropic particles, caused by the external electric field, is examined with the help of Small Angle X-Ray Scattering and Dynamic Light Scattering. The different anisotropic particles (controlled grown polymer aggregates, gold nanorods and graphene nanoplates) differ in size, aspect ratio and their dielectric permittivity. These parameters influence a possible orientation of the particles caused by the electrical field. In addition to the particle suspensions, particles dispersed in the liquid crystal 4-Cyano-4’-pentylbiphenyl (5CB), will be studied with SAXS under the influence of an electrical field, because the interaction between liquid crystal and particles can influence the field strength dependent orientation process of the particles. It can be seen that the orientation of the graphene nanoplates, which are dispersed in 5CB, depends on the field strength and the orientation is reversible by switching the external electric field off.