Uni Fakultäten Fk. V Physik EHF EPkoS Ferrofluide

Experimentelle Untersuchung eines Brownschen Motors auf Basis von Ferrofluiden.

Ansprechpartner: Jens Nawitzki und Dr. Achim Kittel

Ziel dieser Arbeit ist es das Verhalten Brownscher Motoren experimentell zu untersuchen und das Verhalten zu charakterisieren. Das Funktionsprinzip Brownscher Motoren basiert auf der Gleichrichtung der Brownschen Bewegung. Solche Systeme sind auch unter dem Begriff Ratschen bekannt. Vorraussetzung für die Gleichrichtung der thermischen Fluktuationen, ist ein ausreichend vom thermischen Gleichgewicht ausgelenktes System.

Ferrofluide sind ideale Systeme um fluktuationsgetriebene Transporterscheinungen zu untersuchen. Ferrofluide sind kolloide Suspensionen von kleinen (? = 3-15 nm) ferromagnetischen Partikeln in einem Trägerfluid (z.B. Wasser oder Benzin). Die Rotationsdynamik der ferromagnetischen Nanopartikel ist stark von thermischen Fluktuationen beeinflusst. Die Auslenkung aus dem thermischen Gleichgewicht kann leicht durch äußere angelegte Magnetfelder realisiert werden. Die gerichtete Rotationsbewegung der Nanopartikel zeigt sich, über viskose Kopplung mit dem Trägerfluid, als ein makroskopisches Drehmoment des Ferrofluids. Die Magnetfelder werden über zwei senkrecht zueinander aufgestellte Helmholtzspulen erzeugt. In den Kreuzungsbereich der Helmholtz-Spulen wird eine kleine, mit Ferrofluid gefüllte Hohlkugel aus Plastik gehängt. Die Kugel hängt an einem Torsionsfaden über dessen Scherung das Drehmoment gemessen wird.