Struktur und Dynamik in Flüssigkeiten mit stark richtungsabhängigen Wechselwirkungen

01.10.2016 bis 30.09.2018

In den letzten Jahrzehnten wurde die statistische Physik von einfachen Flüssigkeiten, die mit sphärisch symmetrischen Paarpotentialen wechselwirken, erfolgreich untersucht und eine Vielzahl von Phänomenen erklärt und verstanden. Einige sehr wichtige Flüssigkeiten, wie etwa Wasser oder auch auf größeren Längenskalen Proteine in Lösungen, können mit Modellen von einfachen Flüssigkeiten nur unzureichend beschrieben werden, da sie stark richtungsabhängige Wechselwirkungen aufweisen. Aufbauend auf der klassischen Dichtefunktionaltheorie (DFT) und thermodynamischen Störungstheorie von Wertheim sollen im Rahmen dieser Doktorarbeit Flüssigkeiten mit stark richtungsabhängigen Wechselwirkungen modelliert und untersucht werden. Die DFT erlaubt es diese Systeme sowohl in homogenen als auch in inhomogenen Zuständen im und außerhalb des thermischen Gleichgewichts zu untersuchen. So ist es möglich, in einem homogenen System ohne äußeres Feld zunächst das Phasendiagramm zu bestimmen, und im Anschluß können inhomogene Phasen (hervorgerufen durch äußere Felder) innerhalb und außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichtes untersucht werden. Damit stellt sich die DFT als äußerst mächtiges Werkzeug der statistischen Physik heraus. Das Ziel dieser Doktorarbeit ist es, eine DFT für stark richtungsabhängige Wechselswirkungen zu konstruieren und damit einfache aber trotzdem zuverlässige Modelle für (i) Wasser und (ii) Protein-Salz Mischungen in Lösung aufzustellen.