Benetzungsphänomene fernab vom thermodynanischen Gleichgewicht

• Applicant: Professor Dr. Haye Hinrichsen
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 35756240

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Mit diesem in der theoretischen Physik angesiedelten Forschungsprojekt wurde untersucht, wie sich benetzte Oberflächen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht verhalten. Solche Benetzungsprozesse sind zu erwarten, sobald eine Oberfläche starken Teilchen­ oder Energieströmen ausgesetzt ist. Im Vordergrund stand dabei die Analyse von Übergängen zwischen Phasen mikroskopisch dünner und makroskopisch aufwachsender Schichten. Solche Benetzungsphasen­ übergänge können unter Nichtgleichgewichtsbedingungen erheblich andere Eigenschaften aufweisen als im thermischen Gleichgewicht. Ein Schwerpunkt des Projekts war die Untersuchung des Einflusses von Defekten und Unordnung auf solche Phasenübergänge durch numerische Simulation und die Entwicklung geeigneter Molekularfeldnäherungen. Dabei zeigte sich, dass unter bestimmten Bedingungen bereits ein einziger lokalisierter Defekt ausreichen kann, um einen Phasenübergang zu induzieren. Als Nebenprodukt führte diese Beobachtung zur Entdeckung eines neuartigen Phasenübergangs eines 0­ dimensionalen Teilchenprozesses auf einem Zeitstrahl. Des weiteren wurde die Entropieproduktion einer stationären Benetzungsschicht unter Nichtgleichgewichtsbedingungen untersucht. Es zeigte sich, dass diese Größe am Phasenübergang kein singuläres oder signifikant auffälliges Verhalten zeigt und damit nicht als Indikator für einen solchen Phasenübergang benutzt werden kann. Die Galavotti­Cohen­Symmetrie, die für die zeitgemittelte Entropieproduktion automatisch erfüllt ist, lässt sich allerdings auch in anderen zeitgemittelten Größen identifizieren, wobei es allerdings auf die mikroskopischen Details des zugrundeliegenden Modells ankommt.

Publications

• Boundary­induced nonequilibrium phase transition into an absorbing state. Phys. Rev. Lett. 100, 165701 (2008)
  A. C. Barato and H. Hinrichsen
  
• Numerical study of a model for non­equilibrium wetting. Phys. Rev. E 77, 011101 (2008)
  A. C. Barato, H. Hinrichsen, and M. J. de Oliveira
  
• Nonequilibrium phase transition in a spreading process on a timeline. J. Stat. Mech. P02020 (2009)
  A. C. Barato and H. Hinrichsen
  
• Nonequilibrium wetting. J. Stat. Phys. 138, 728 (2010)
  A. C. Barato