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Recrystallization in string-fluid complex plasmas

Joshi, Eshita und Pustylnik, Mikhail und Thoma, Markus H. und Thomas, Hubertus M. und Schwabe, Mierk (2023) Recrystallization in string-fluid complex plasmas. Physical Review Research, 5 (1), L01203. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevResearch.5.L012030. ISSN 2643-1564.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.5.L012030

Kurzfassung

Complex plasmas, i.e., low-temperature plasmas containing suspensions of solid microparticles, exhibit electrorheological properties which are manifested by the formation of stringlike clusters (SLCs) in microgravity experiments. It is thought that SLCs form due to a long-range effective attraction between the particles under the influence of a directed ion flow. We performed molecular dynamics (MD) simulations of negatively charged microparticles with positive model wakes to mimic the effect of ion flow in experiments, and achieved SLC formation without long-range attraction between the microparticles. We show that long-range-reduced repulsion was enough to obtain the SLCs similar to the experiments and found that the simulations with the long-range attraction became unstable due to particle accelerations. Destruction and recrystallization of the stringlike structure was also studied experimentally using the Plasmakristall-4 facility on board the International Space Station, and the experimental findings were compared to those from three–dimensional MD simulations. We found excellent qualitative agreement between simulation and experiment when recrystallization was simulated using an interparticle potential without effective long-range attraction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194375/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Recrystallization in string-fluid complex plasmas
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Joshi, Eshitaeshita.joshi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8557-1141NICHT SPEZIFIZIERT
Pustylnik, MikhailMikhail.Pustylnik (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4308-2830NICHT SPEZIFIZIERT
Thoma, Markus H.Justus-Liebig-Universität Gießen, Gießen, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-8816-9120NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Schwabe, MierkMierk.Schwabe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6565-5890NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 März 2023
Erschienen in:Physical Review Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1103/PhysRevResearch.5.L012030
Seitenbereich:L01203
Verlag:American Physical Society
ISSN:2643-1564
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Collective behavior, Complex systems, Crystal forms, Crystal melting, Crystallization, Electric field effects, Electromagnetic interactions, Emergence of patterns, Pattern formation, Patterns in complex systems, Plasma-particle interactions
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 - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Institut für Physik der Atmosphäre > Erdsystemmodell -Evaluation und -Analyse
Hinterlegt von: Joshi, Eshita
Hinterlegt am:20 Mär 2023 07:44
Letzte Änderung:14 Jun 2024 09:46

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