Elasticity and rheology of soft amorphous materials in the vicinity of an athermal fluid-solid jamming transition

• Applicant: Dr. Claus Heußinger
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics ; Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2011 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 199844864

Viele Materialien, von Emulsionen und Suspensionen zu Schäumen und Granulaten, sind dichte Aggregate von nicht-Brownschen Teilchen. Da thermische Energie als Quelle für die Teilchenbewegung nicht zur Verfügung steht, muss die Dynamik dieser Systeme im getriebenen Nicht-Gleichgewichtszustand studiert werden. Zusammen mit dem Treibmechanismus ist die Teilchendichte ein zweiter wichtiger Kontrollparameter. Wird die Dichte über einen kritischen Wert erhöht, findet ein „Jamming“-Übergang zwischen einer flüssigen Phase und einem Festkörper statt. Abgesehen von der industriellen Bedeutung vieler dieser Materialien, gibt es auch ein grundlegendes theoretisches Interesse am (athermalen) Jamming-Übergang: als neues Paradigma für strukturellen Arrest gilt es, die Beziehung zum (thermischen) Glasübergang aufzuklären sowie Gemeinsamkeiten und Unterschiede herauszuarbeiten. In diesem Zusammenhang werden wir das Fließverhalten von dichten Suspensionen in der Nähe eines Jamming Übergangs untersuchen. Wir werden uns weiterhin mit der elastischen und viskoelastischen Antwort des Festkörpers beschäftigen, wobei dem Fall von nicht-kugelförmigen Teilchen, wie Ellipsoiden oder elastischen Fasern, besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird. Letzteres wird uns ermöglichen, neue Perspektiven für die Eigenschaften von biologisch relevanten filamentösen Protein-Netzwerken zu entwickeln, wie das Zytoskelett oder der extrazellulären Matrix.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups