local density-optimised crystallite-cluster

Um den Glasübergang (GT) zu studieren, wurde eine zweidimensionale (2D) binäre paramagnetische PMMA Kolloidmischung untersucht. Die Monolage bildete sich aus, weil die Teilchen an eine vollkommen flach eingestellte Wasser-Luft-Grenzfläche sedimentierten. Von den ca. 100000 Kolloiden wurden die zeitabhängigen Positionen von etwa 1000 Teilchen videomikroskopisch beobachtet. Mit einem von außen veränderbaren Magnetfeld B, senkrecht zur Wasser-Luft-Grenzfläche angelegt, wechselwirkten die Kolloide über ein repulsives 1/r^3 Dipol-Potential. Das System wird durch einen Wechselwirkungsparameter Gamma beschrieben, der proportional zu B^2/kT ist. Danach entspricht Gamma einer von B abhängigen inversen Systemtemperatur Tsys. - Für verschiedene Tsys wurden radiale Paar-Verteilungsfunktionen und mittlere quadratische Verschiebungen gemessen und mit denen anderer Glasbildner verglichen. Somit wurde das hier benutzte System als 2D Glas identifiziert. Änderungen der Teilchenanordnungen wurden mit 3-Punktkorrelationsfunktionen und mit Dreiecken der zueinander nächsten Nachbarteilchen betrachtet. Für die vier 3-Teilchenkombinationen der großen und kleinen Kolloide wurde jeweils ein lokal-dichteoptimiertes gleichschenkliges Dreieck, die sogenannten Elementardreiecke, gefunden. Für hohe Tsys und zunehmende Wartezeiten neigen gleiche Elementardreiecke dazu, sich zu Kristallit-Clustern zusammenzulagern, bzw. diese Kristallit-Cluster wiederum, Multi-Kristallit-Cluster zu bilden. Die 2D Packung der Dreiecke der zueinander nächsten Nachbarteilchen wurde zeitabhängig und für verschiedene Tsys untersucht. Die Beobachtungen führten auf das Konzept lokal-dichteoptimierter Kristallit-Cluster, das den GT als Perkolation lokal-dichteoptimierter Elementardreiecke erklärt, wobei das System über die lokal-dichteoptimierten Kristallit-Cluster stabilisiert wird. Zwischen den Kristallit-Clustern liegen ungeordnete, voneinander getrennte Gebiete, deren strukturelle Relaxationen eingefroren sind