!!!  Keine Promotionen bzw.  Diplomarbeiten in Ulm möglich  !!!

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Themen für wissenschaftliche Arbeiten in der Abteilung Angewandte Physik
Leiter: Prof. Dr. S. Herminghaus

Forschungsgebiet:

Unser Forschungsinteresse gilt Systemen, deren Eigenschaften wesentlich von Benetzungsphänomenen bestimmt sind. Dazu gehören dünne flüssige Filme auf Oberflächen verschiedenster Art ebenso wie granulare Materialien und deren grundlegende Eigenschaften. Im Bereich der dünnen Filme interessiert uns ganz besonders deren Neigung zu selbstorganisierter Strukturbildung in dem Fall, dass der Film die Unterlage nicht benetzt. Hier ergibt sich eine Fülle möglicher Morphologien, je nach Art der molekularen Wechselwirkung, die den Entnetzungsprozess dominiert. Es bietet sich an, diese Neigung zur Strukturbildung nutzbar zu machen, indem man durch Vorstrukturierung der chemischen Eigenschaften der zu benetzenden Oberfläche auf die Strukturentwicklung Einfluss nimmt. Hier sind erste erfolgreiche Demonstrationsexperimente durchgeführt worden, die in die Richtung der Mikrofluidik weisen. Im Zusammenhang mit komplexeren Systemen wie etwa granularen Materialien wollen wir die wesentlichen, auf Benetzung basierenden Kräfte zunächst in Modellsituationen ('surface force apparatus') studieren, wobei auch hier der Aspekt der chemischen Oberflächenstruktur von Interesse sein wird. Ebenso werden anwendungsrelevante Fragestellungen, wie etwa die Eigenschaften feuchter Schüttgüter und deren mögliche Universalität, im Detail untersucht werden.

Experimentelle Techniken:

Zur Probenherstellung kommen folgende Techniken zum Einsatz:
Plasmaätzen, Snow-Jet, kovalente Funktionalisierung (Oberflächenpräparation);
Mikrokontakt-Druck, Bedampfen durch Mikromasken, Standard-Mikrolithografie im Reinraum, Nanolithografie durch Kolloid-Monolagen (Oberflächenstrukturierung);
Spin-Casting, Floating, Dip-Coating, Langmuir-Trog (dünne Filme). 

Zur Charakterisierung verwenden wir:
Kraftmikroskopie, Elektronenmikroskopie, Ramanmikroskopie, optische Mikroskopie, optische Profilometrie, Ellipsometrie, optische Oberflächenresonanz-Spektroskopie, dielektrische Spektroskopie, mechanische Spektroskopie, Surface Force Apparatus.

Die Technik, Flüssigkeiten mit dem AFM im sogenannten Tapping-Mode abzubilden, ist gerade erst neu etabliert und unsere AFM-Leute sind "ganz vorn" mit dabei.
Hier gilt es noch viel zu erforschen und zu lernen; Warum funktioniert das Abbilden überhaupt? Warum lassen sich einige Flüssigkeiten (noch) nicht abbilden? Müssen wir eventuell die Spitze des Kraftmikroskops chemisch verändern, zum Beispiel wasserabweisend beschichten? Wenn das Substrat hydrophile und hydrophobe Streifen bestimmter Ausdehnung hat - wie wird ein Tröpfchen aussehen, das mehrere dieser Streifen bedeckt und warum?

Diese neue Abbildungstechnik erlaubt uns zum Beispiel den Zugang zu sehr kleinen Flüssigkeitstropfen. Die Kontaktlinie eines flüssigen Tröpfchens auf einer festen Unterlage konnte so zum ersten Mal in nm-Auflösung abgebildet werden!

Aufbauend auf einigen erfolgreichen Vorarbeiten, wollen wir nun auch versuchen, diese Strukturen gezielt zu manipulieren und zu steuern. Ziel dieses Projekts ist u.a. die Entwicklung neuartiger Konzepte für "fluide Microchips", von denen einige Bedeutung für zukünftige Technologien zu erwarten ist. Trotz der anwendungsorientierten Zielsetzung sind die zu bewältigenden Aufgaben vom Grundlagenaspekt her als recht anspruchsvoll einzustufen.

Thematische Details möglicher Diplom- und Doktorarbeiten ändern sich rasch aufgrund der Aktualität und Aktivität des Forschungsgebiets. Aktuelle Informationen erhält man am besten direkt von uns (siehe e-mail / Telefonliste) !