Abstract
Klaus Mecke: „Nanofluidik: Thermische Fluktuationen beleben die Nanowelt”
Institute of Physics, University Erlangen
Im Unterschied zur Strukturaufklärung von Kristallen blieb selbst 100 Jahre
nach den ersten Röntgenstreuexperimenten die molekulare Struktur und Dynamik
von Flüssigkeiten in vielen Aspekten unbekannt.
Insbesondere flüssige Grenzflächen boten in den letzten Jahren einige
überraschungen. So wurde z.B.
eine starke Abnahme der Oberflächenspannung auf Nanometerlängen beobachtet und
die Dynamik dünner Flüssigkeitsfilme zeigt unterhalb von Mikrometern deutliche
Abweichungen von der makroskopisch vertrauten Hydrodynamik. Das Wechselspiel
von thermischen Fluktuationen und molekularen Kräften macht es notwendig, die
hydrodynamischen Navier-Stokes Gleichungen stochastisch zu erweitern, was u.a.
bei technischen Anwendungen von nanometerdünnen Filmen zu berücksichtigen ist.
Thermische
Fluktuationen spielen vor allem auch für biologische Systeme eine
entscheidende Rolle, wenn z.B. Aktinfilamente, Zellmembranen oder molekulare
Motoren in Wasser von Wänden eingesperrt sind und quasi 'zwischen 2 und 3
Dimensionen leben'.
Geckos nutzen solche thermischen Fluktuationen in molekularen
Flüssigkeitsfilmen, um selbst an den glattesten Wänden noch Halt zu finden.