Waitukaitis Group

Weiche und komplexe Materialien

Die Waitukaitis Gruppe ist ein experimentelles Physiklabor, dessen Forschung sich auf komplexe Phänomene konzentriert, die in Flüssigkeiten und Feststoffen entstehen. In diesem Rahmen befasst sie sich mit einer Vielzahl von Themen, die von der Nano- bis zur Makroskala reichen und experimentelle Techniken von der Rasterkraftmikroskopie bis zur Hochgeschwindigkeitsbildgebung umfassen.

Ein Beispiel für die Arbeit der Gruppe im kleinsten Maßstab ist das Phänomen der triboelektrischen Ladung – dem Austausch von elektrischer Ladung zwischen Objekten während sie einander berühren. Obwohl jeder, der schon mal einen elektrischen Schock von einer Türklinke erhalten hat, dieses Phänomen kennt und es schon im antiken Griechenland wissenschaftlich beschrieben wurde, bleibt der zugrunde liegende Mechanismus der triboelektrischen Ladung rätselhaft. Die Gruppe ist besonders an der gleichwertigen triboelektrischen Ladung interessiert, die kontraintuitiv dann erfolgt, wenn idente Materialien in Kontakt gebracht werden. Jüngste Ergebnisse deuten darauf hin, dass dieses rätselhafte Phänomen aus der stochastischen Ablagerung von nanoskaligen Wasserinseln auf der Materialoberfläche resultieren könnte. Mit Rasterkraftmikroskopie-Methoden zur Charakterisierung von Oberflächen und modernsten Techniken zur Messung des Ladungsaustausches möchte sie diese Hypothese validieren oder widerlegen und zur Lösung dieses jahrtausendealten Rätsels beitragen.

Die Waitukaitis-Gruppe interessiert sich für die nicht-Newtonsche Dynamik, die entsteht, wenn kolloidale Feststoffpartikel in Flüssigkeiten schweben. Das wohl bekannteste Beispiel ist eine dichte Mischung von Maisstärkepartikeln in Wasser, die sich flüssigkeitsähnlich verhält, wenn man sie sanft bewegt, aber wie ein Feststoff, wenn man sie kräftig rührt. Ihre bisherige Arbeit konzentrierte sich auf passive nicht-Newtonsche Suspensionen wie diese, aber in Zukunft wird sich die Gruppe auf intelligente kolloidale Suspensionen konzentrieren, die mit Partikeln gefüllt sind, die durch Umweltreize kontrolliert werden können. Ihr langfristiges Ziel ist es, einen Grad der raumzeitlichen Kontrolle zu erreichen, der es ermöglicht, Metafluide zu entwerfen und herzustellen – Flüssigkeiten, deren Materialeigenschaften auf Befehl verändert werden können.