Diffusione depolarizzata della luce in colloidi anisotropi Chiara Vitelli

Esperimento di diffusione della luce Incidendo sulla materia, il campo elettrico induce in essa, attraverso la polarizzabilità, un dipolo oscillante Le molecole divengono sorgente secondaria e DIFFONDONO LUCE Schematizzando il campo incidente come un’onda piana polarizzata linearmente Il campo diffuso a grande distanza R con polarizzazione nf vettore d’onda kf e frequenza wf sarà:

Campo diffuso da un insieme di atomi/molecole: è la componente del tensore di polarizzabilità molecolare tra le direzioni di polarizzazione iniziale e finale relativa alla n-esima molecola dove: è la trasformata di Fourier di Misurando le proprietà temporali della radiazione diffusa si ottengono informazioni sulla dinamica del campione. Rotazione vibrazione Traslazione

Campo diffuso da un insieme di atomi/molecole: La polarizzabilità fluttua in dipendenza della dinamica del campione Il campo diffuso fluttua con la polarizzabilità La quantità di interesse è la funzione di correlazione del campo Funzione di correlazione della polarizzabilità

Esperimento di fotocorrelazione In un esperimento di diffusione ciò che viene rivelato è l’intensità del campo incidente sul fototubo Tecnica omodina Ipotesi gaussiana Molecole sferiche Dove: Molecole anisotrope

Esperimento di fotocorrelazione Il nostro esperimento: Fascio di luce monocromatica (laser He-Ne) polarizzata linearmente Campione:soluzione di acqua e laponite alla concentrazione del 2% in peso Fascio diffuso raccolto a un angolo di 90° in polarizzazione H Il segnale colpisce il fotomoltiplicatore e viene elaborato da un correlatore digitale

Esperimento di fotocorrelazione: Sperimentalmente abbiamo osservato che il numero di fotoni rivelati dal fotomoltiplicatore quando la luce diffusa è depolarizzata risulta inferiore rispetto al caso di luce polarizzata di circa un fattore cento Il conteggio di IVH in gVV è trascurabile Riflette principalmente la dinamica TRASLAZIONALE È determinata sia dal moto ROTAZIONALE che TRASLAZIONALE delle molecole Bassa intensità della luce depolarizzata Acquisizioni rumorose Abbiamo binnato i dati VH a 24 ore

L’invecchiamento : È il fenomeno per cui le funzioni di correlazione delle variabili dinamiche del sistema dipendono da 2 tempi: quello ordinario, e il tempo di attesa tw pari al tempo trascorso dalla preparazione del campione

Andamento della funzione di correlazione : La funzione di correlazione segue un decadimento a due tempi che risulta via via più evidente con l’aumentare dell’invecchiamento invecchiamento Invecchiamento Dinamica veloce legata alle vibrazioni delle particelle attorno alle posizioni istantanee di equilibrio Dinamica lenta associata alle modificazioni della struttura microscopica

Analisi del depolarizzato All’aumentare dell’invecchiamento la dinamica lenta risulta rallentare t2 cresce esponenzialmente con tw Il parametro b risulta invece decrescere con l’invecchiamento

Analisi del polarizzato (dati raccolti da Daniele Di Pietro) L’intensità della luce diffusa in polarizzazione verticale ha permesso di campionare i dati ogni ora Binnando i dati a 24 h, per fare un confronto col depolarizzato, si riscontra una crescita esponenziale di t2 con tw

Conclusioni : Le dinamiche dei gradi di libertà rotazionali e traslazionali risultano qualitativamente molto simili: il tempo di rilassamento ‘ breve ’ risulta indipendente dall’invecchiamento il tempo di rilassamento ‘lungo’ varia di diversi ordini di grandezza al crescere di tw Il tempo di rilassamento ‘ lungo ’ cresce in modo diverso per i differenti gradi di libertà del sistema: per piccoli tw , t2VV risulta più grande di circa un ordine di grandezza, per tw crescenti t2VH cresce più rapidamente

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