Zufällige Bewegungen und weniger zufällige Bewegungen – Kolloide in Energielandschaften

Die diffusive Zufallsbewegung ist ein fundamentaler physikalischer Prozess. In der klassischen Brownschen Bewegung wächst das mittlere Verschiebungsquadrat linear mit der Zeit an. In vielen Situationen werden jedoch Abweichungen beobachtet. Die Zeitabhängigkeit ist dann nichtlinear und die Diffusion anomal, z. B. bei höheren Teilchenkonzentrationen sowie der Anwesenheit von Hindernissen oder externen Kräften. Wir untersuchen solche Situationen mit Hilfe von Modellsystemen. Die Bewegung von kolloidalen Teilchen wird mit optischer Mikroskopie verfolgt und quantitativ ausgewertet. Dabei interessieren wir uns für den Einfluss von periodischen oder zufälligen Potentiallandschaften, von Teilchen-Teilchen-Wechselwirkungen in konzentrierten Systemen, von unbeweglichen oder beweglichen Hindernissen und von anderen Faktoren sowie der Kombination verschiedener Faktoren. Bei diesen Experimenten können die verschiedenen Parameter systematisch variiert und teilchenaufgelöste Information gewonnen werden. Dies ermöglicht eine detaillierte Charakterisierung der Teilchendynamik in verschiedenen Situationen und einen quantitativen Vergleich mit theoretischen Modellen.