Plateau-Rayleigh-Instabilität

Die Plateau-Rayleigh-Instabilität ist eine durch die Kapillarkraft getriebene Instabilität eines zylindrischen Körpers, welcher im Verlauf seiner Evolution von selbst in eine Teilchenkette zerfällt. Der Teilchenabstand ist nicht beliebig, sondern überschreitet einen kritischen Wert, dabei wird die freie Energie (Oberflächenspannung) des Systems reduziert (treibende Kraft). Erstmals wurde dieses Phänomen von J. A. F. Plateau beschrieben. Lord Rayleigh veröffentlichte als erster eine umfassende mathematische Ableitung. Obwohl zerfallende Flüssigkeitsstrahlen der bekannteste Anwendungsfall der Plateau-Rayleigh-Instabilität sind, tritt sie auch in nanoskaligen festen Systemen auf (großes Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen).

Quellen

• J. A. F. Plateau. Statique experimentale et theorique des liquides soumis aux seules forces moleculaires. (Gauthiers-Villars, Paris, 1873).
• J. W. S. Rayleigh. On the Instability of Jets. Proc. London Math. Soc. 10 (1878) 4.
• F. A. Nichols & W. W. Mullins. Surface- (Interface-) and Volume-Diffusion Contributions to Morphological Changes Driven by Capillarity. Trans. Metall. Soc. AIME 233 (1965) 1840.
• S. Chandrasekhar. Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability. (Dover, New York, 1981).
• A. M. Glaeser. Model Studies of Rayleigh Instabilities via Microdesigned Interfaces. Interface Sci. 9 (2001) 65.
• M. E. Toimil-Molares, A. G. Balogh, T. W. Cornelius, R. Neumann & C. Trautmann. Fragmentation of nanowires driven by Rayleigh instability. Appl. Phys. Lett. 85 (2004) 5337.

Weblinks

• Plateau-Rayleigh-Instabilität eines festen nanoskaligen Zylinders ("Nanodraht"); simuliert mittels einer 3D-Gitter kinetisch Monte Carlo Methode.