Gläser: Auf die Größe kommt es an
Teilchengröße beeinflusst Glasbildung – und Dispersionsfarben.
Kristalle besitzen eine regelmäßige innere Ordnung. Gläser dagegen sind amorph – ihnen fehlt die innere Ordnung und die Anordnung ihrer Bestandteile ist zufällig. Viele Eigenschaften von Gläsern insbesondere im mikroskopischen Bereich sind bislang unzureichend verstanden. Forscher der Uni Düsseldorf haben zusammen mit einem Kollegen von der Universidad de Guanajuato in León in Mexiko mit einem Modellsystem untersucht, wie die Glasbildung einsetzt und wie diese von der Größe der Partikel, aus denen sich das Glas zusammensetzt, abhängt.
Abb.: Mit einem konfokalen Lasermikroskop kann die Bewegung einzelner Teilchen innerhalb der kolloidalen Suspension live verfolgt und ausgewertet werden. (Bild: J. Müller, U. Düsseldorf)
Die Wissenschaftler haben dazu kolloidale Gläser untersucht, in diesem Fall kleine Plastikkügelchen im Mikrometerbereich in einer Flüssigkeit. Mit zunehmender Konzentration nimmt die Beweglichkeit der Kügelchen immer weiter ab, bis sie sich schließlich verfestigen. Wenn die Kügelchen alle identisch groß sind, bilden sie dann eine regelmäßige Kristallstruktur. Aber variiert die Größe nur um wenige Prozent, so stört das die Ordnung und ein glasartiger Körper entsteht.
Bei ihren Untersuchungen haben die Forscher die Konzentration der Kügelchen variiert und dann ihre jeweilige Größe und Bewegung bestimmt. Die Prozesse bei der Verfestigung beobachten die Forscher mittels optischer Methoden. So konnten sie mit einem konfokalen Lasermikroskop live abbilden, wie sich die einzelnen Teilchen bewegen.
Die untersuchten Vorgänge bestimmen beispielsweise, ob sich eine kolloidale Suspension wie ein Festkörper oder wie eine Flüssigkeit verhält. So sind die Untersuchungen auch für Maler wichtig. „Eine Dispersionsfarbe ist eine kolloidale Suspension, die neben ihrer Farbe eine weitere wichtige Eigenschaft besitzen muss“, erläutert Stefan Egelhaaf von der Uni Düsseldorf. „Während sie mit dem Pinsel auf die Wand gestrichen wird, muss sie gut fließen und sich deshalb wie eine Flüssigkeit verhalten. Nachdem sie aufgebracht wurde, sollte sie aber einem Festkörper gleichen und nicht die Wand hinunter laufen.“ Diese Eigenschaften hängen entscheidend von der Größenverteilung und Konzentration der Farbpartikel ab. So dient die Studie aus der Physik auch einem gleichmäßigen Wandanstrich.
HHU / RK
