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Thinning and thickening in active microrheology

Wang, Ting und Sperl, Matthias (2016) Thinning and thickening in active microrheology. Physical Review E, 93, 022606. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevE.93.022606. ISSN 2470-0045.

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Offizielle URL: http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.93.022606

Kurzfassung

When pulling a probe particle in a many-particle system at a fixed velocity, the probe's effective friction, defined as the average external force over its velocity, γeff:=⟨Fex⟩/u, first stays constant (linear response), then decreases (thinning), and, finally, increases again (thickening). We propose a three-time-scale picture to describe the thinning and thickening behavior. There are three distinct time scales for the bath particles: diffusion, damping, and single probe-bath collision. The dominating time scales are controlled by the pulling velocity and determine the behavior of the probe's friction. We test and confirm this description with a Langevin dynamics simulation. Microscopically, we find that for computing the effective friction, the Maxwellian distribution of bath particles' velocities fails in the regime of high Reynolds and Peclet numbers. This can be understood based on the microscopic mechanism of thickening obtained in the T=0 limit. The dynamic regimes defined by the ratio of different time scales can explain several observations of thinning and thickening in literature.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/103166/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thinning and thickening in active microrheology
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wang, Tingting.wang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sperl, Matthiasmatthias.sperl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Februar 2016
Erschienen in:Physical Review E
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:93
DOI:10.1103/PhysRevE.93.022606
Seitenbereich:022606
Verlag:American Physical Society
ISSN:2470-0045
Status:veröffentlicht
Stichwörter:microrheology
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Materialwissenschaftliche Forschung (alt), R - Vorhaben Materialforschung unter Mikro-g (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Sperl, Matthias
Hinterlegt am:22 Feb 2016 07:19
Letzte Änderung:28 Nov 2023 09:32

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