Confinement induced assembly of anisotropic particles: patchy colloids and water molecules

Datum: 26 september 2016

Locatie: UAntwerpen, Campus Middelheim, G0.10 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 16 uur

Promovendus: Mario SOBRINO FERNÁNDEZ

Promotor: F. Peeters, M. Neek-Amal, V. Misko

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Mario Sobrino Fernàndez - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

In deze thesis richten we ons op vragen met betrekking tot de invloed van opsluitingspotentialen op het vermogen van afzonderlijke bestanddelen om zich samen te klonteren in grotere aggregaten. Het onderzoek werd onderverdeeld in twee delen. In het eerste deel werden de structurele en dynamische eigenschappen van anisotrope colloïdale deeltjes bestudeerd onder invloed van een externe opsluitingspotentiaal. Het tweede deel van de thesis is gewijd aan de vorming van ijs monolagen wanneer water wordt opgesloten tussen twee lagen grafeen met een scheiding van een paar angström.

Colloïdale systemen bestaan uit mesoscopische deeltjes die kunnen worden beschouwd als grote atomen, hoewel ze worden beschreven door een natuurkunde met minder aandacht op hun specifieke moleculaire structuur.  De dynamica van Janus sferen bestaande uit een hydrofobe en een geladen halfrond wordt bestudeerd. De morfologie van deze deeltjes wordt onderzocht in een kanaal-achtige omgeving waarbij een verscheidenheid aan gestructureerde membraan configuraties kan worden gevonden. Het samenspel van concurrerende interacties tussen deze sferen resulteert in de zelfassemblage tot schroeflijnvormige superstructuren waarvan de helictiteit geregeld kan worden door het veranderen van de pH concentratie van de oplossing.

Het tweede deel van het proefschrift behandelt de vorming van ijs monolagen tussen twee hydrofobe platen. Wanneer water wordt opgesloten in hydrofobe poriën, worden de waterstofbruggen gedwongen om te eindigen bij deze oppervlakken. Hierdoor wordt het gehele waterstofbinding-netwerk gefrustreerd en kunnen de eigenschappen van de volledige structuur wijzigen. In een recent experiment werd gemeld dat water tussen twee grafeen lagen zich vormt tot een kubische kristalstructuur, een ontdekking die later werd betwist door andere experimentatoren. Met behulp van een reactieve bond order potentiaal wordt de vorming van ijs tussen grafeenlagen onderzocht. Externe parameters werden gekozen om de experimentele opstelling te repliceren. We vinden dat een niet-polair vlak van ijs zich kan vormen tussen de grafeenlagen met eenheidscel bestaande uit een opeenvolging van vierkante en ruitvormige tegels. Opeenvolgende lagen blijken zich te verschuiven in het vlak over een fractie van de roosterconstante.

 



Url: http://www.uantwerpen.be/science