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Forschungszentrum Jülich

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Weiche Materie

Viele moderne Werkstoffe wie etwa Schäume, Gele und Flüssigkristalle lassen sich weder mit starren Modellen noch mit erklärenden Theorien erfassen. Wissenschaftler rücken daher mit neuen, ausgeklügelten Methoden und bisher ungedachten Ideen der "Weichen Materie" zwischen allem Festen und Flüssigen zu Leibe. Wie verteilen sich feste Teilchen in Dispersionen und Kolloiden, warum können Kunststoffe leiten und wodurch haften Klebstoffe immer fester? Wie sind Biomaterialien wie Holz, Knochen oder Gehirngewebe zusammengesetzt?

Bei der Forschungsarbeit an organischen Molekülen, Fetten und intelligenten Membranen rücken Physiker mit Biologen, Chemikern, Materialwissenschaftlern und Ingenieuren enger zusammen. Gemeinsam ebnen diese Disziplinen den Weg zu zahlreichen neuen Produkten von Farben, Kunststoffen, Arzneien, Lebensmittelzusätze, rollbaren Displays und Textilien.

Die auf den ersten Blick recht unterschiedlichen Materialien, die unter dem Begriff "Weiche Materie" zusammengefasst werden, haben drei wichtige Gemeinsamkeiten:

Erstens bilden in weicher Materie die Moleküle eine viel ungeordnetere Struktur, als es die Atome oder Moleküle im Kristallgitter eines echten Festkörpers tun. Andererseits wirbeln sie nicht so hochgradig ungeordnet durcheinander wie in einem Gas. Weiche Materialien sind auch keine richtigen Flüssigkeiten, aber Bereiche, die flüssig sind, können entscheidend zu ihren Eigenschaften beitragen.

Zweitens sind die Strukturen weicher Materialien flexibel, aber trotzdem stabil.

Drittens kann weiche Materie spontan supramolekulare Strukturen durch Selbstorganisation bilden. Ohne diese besonders interessante Fähigkeit könnte kein natürlicher Organismus entstehen und leben.

Synchrotronstrahlung erlaubt eine gründliche Charakterisierung der Struktur und Dynamik von Weicher Materie. Nicht nur die konventionelle Röntgenstreuung ist hier gefragt, sondern eine große Spanne von Methoden, von der Kleinwinkelstreuung bis zur Infrarot-Mikroskopie oder spektroskopischen Methoden.

Quelle: Welt der Physik

Mehr zum Thema:

KFS-Broschüre "Forschung mit Synchrotronstrahlung in Deutschland" (2001):
Flüssigkeiten und weiche Materie

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