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Erschienen in:

2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

7. Dynamics of Nanodroplets on Structured Surfaces

verfasst von : Markus Rauscher

Erschienen in: Nanodroplets

Verlag: Springer New York

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Abstract

Fluids on the nanoscale behave qualitatively different from macroscopic systems. This becomes particularly evident if a free liquid–liquid or liquid–gas interface is close to a solid surface such as in the case of nanodroplets. In contrast to macroscopic drops, hydrodynamic slip, thermal fluctuations, the molecular structure of the liquid, and the range of the intermolecular interactions are important for the structure and the dynamics of such open nanofluidic systems. After a review of the macroscopic modeling and behavior of nonvolatile droplets on structured substrates, we discuss the static and dynamic peculiarities on the nanoscale with special emphasis on theory. In particular we show that nanodroplets experience long-ranged lateral interactions with sharp surface features and that their free energy might be lower on a less wettable part of the substrate surface. A discussion of possible experiments for observing these phenomena is followed by a summary and an outlook.

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Rauscher, M., Dietrich, S.: Ann. Rev. Mater. Res. 38, 143 (2008)

Rauscher, M., Dietrich, S.: Soft Matter 5(16), 2997 (2009)

Rauscher, M., Dietrich, S.: In: Sattler, K.D. (ed.) Handbook of Nanophysics, vol. I: Principles and Methods, chap. 11, pp. 1–23. CRC, Boca Raton (2010)

Dietrich, S., Rauscher, M., Napiórkowski, M.: In: Ondarçuhu, T., Aimé, J.P. (eds.) Nanoscale Liquid Interfaces: Wetting, Patterning and Force Microscopy at Molecular Scale. Pan Stanford Publishing, Singapore (2012)

de Gennes, P.G.: Rev. Mod. Phys. 57(3), 827 (1985)

Dietrich, S.: In: Domb, C., Lebowitz, J.L. (eds.) Phase Transitions and Critical Phenomena, vol. 12, Chap. 1, pp. 1–218. Academic, London (1988)

de Gennes, P.G., Brochard-Wyart, F., Quéré, D.: Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves. Springer, New York (2004)

Ondarçuhu, T., Veyssié, M.: J. Phys. II France 1(1), 75 (1991)

Ondarçuhu, T., Raphaël, E.: C. R. Acad. Sci. Paris II 314, 453 (1992)

10.

Chaudhury, M.K., Whitesides, G.M.: Science 256(5063), 1539 (1992)

11.

Pismen, L.M., Thiele, U.: Phys. Fluids 18(4), 042104 (2006)

12.

Moosavi, A., Mohammadi, A.: J. Phys. Condens. Matter 23(11), 085004 (2011)

13.

Brinkmann, M., Lipowsky, R.: J. Appl. Phys. 92(8), 4296 (2002)

14.

Lipowsky, R., Brinkmann, M., Dimova, R., Franke, T., Kierfeld, J., Zhand, X.: J. Phys. Condens. Matter 17(9), S537 (2005)

15.

Dietrich, S., Popescu, M.N., Rauscher, M.: J. Phys. Condens. Matter 17(9), S577 (2005)

16.

Koplik, J., Lo, T.S., Rauscher, M., Dietrich, S.: Phys. Fluids 18(3), 032104 (2006)

17.

Rauscher, M., Dietrich, S., Koplik, J.: Phys. Rev. Lett. 98(22), 224504 (2007)

18.

Brakke, K.: Exp. Math. 1(2), 141 (1992)

19.

Bico, J., Thiele, U., Quéré, D.: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects 206(1–3), 41 (2002)

20.

Lafuma, A., Quéré, D.: Nat. Mater. 2(7), 457 (2003)

21.

Quéré, D.: Rep. Prog. Phys. 68, 2495 (2005)

22.

Quéré, D.: Ann. Rev. Mater. Res. 38, 71 (2008)

23.

Yao, Z., Bowick, M.J.: Soft Matter 8(4), 1142 (2012)

24.

Seemann, M., Brinkmann, R., Kramer, F.F., Lange, E.J., Lipowsky, R.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102(6), 1848 (2005)

25.

Khare, K., Herminghaus, S., Baret, J.C., Law, B.M., Brinkmann, M., Seemann, R.: Langmuir 23(26), 12997 (2007)

26.

Herminghaus, S., Brinkmann, M., Seemann, R.: Ann. Rev. Mater. Res. 38, 101 (2008)

27.

Gibbs, J.W.: The Scientific Papers of J. Willard Gibbs, vol. I: Thermodynamics, chap. III, pp. 55–353. Longmans, Green, London (1906)

28.

Oliver, J.F., Hu, C., Mason, S.G.: J. Colloid Interface Sci. 59(3), 568 (1977)

29.

Morison, K.R., Sellier, M.: Int. J. Multiphase Flow 39, 245 (2012)

30.

Delmas, M., Monthioux, M., Ondarçuhu, T.: Phys. Rev. Lett. 106(13), 136102 (2011)

31.

Eral, H.B.B., de Ruiter, J., de Ruiter, R., Oh, J.M., Semprebon, C., Brinkman, M., Mugele, F.: Soft Matter 7(11), 5138 (2011)

32.

Lauga, E., Brenner, M.P., Stone, H.A.: In: Tropea, C., Yarin, A.L., Foss, J.F. (eds.) Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics, chap. Part C, pp. 1219–1240. Springer, Berlin, (2007)

33.

Oron, A., Davis, S.H., Bankoff, S.G.: Rev. Mod. Phys. 69(3), 931 (1997)

34.

Ralston, J., Popescu, M., Sedev, R.: Ann. Rev. Mater. Res. 38, 23 (2008)

35.

Hansen, J.P., McDonald, I.R.: Theory of Simple Liquids, 2nd edn. Academic, London (1990)

36.

Evans, R.: Adv. Phys. 28(2), 143 (1979)

37.

Percus, J.K.: J. Stat. Phys. 15(6), 505 (1976)

38.

Roth, R., Evans, R., Lang, A., Kahl, G.: J. Phys. Condens. Matter 14(46), 12063 (2002)

39.

Hansen-Goos, H., Roth, R.: J. Phys. Condens. Matter 18(37), 8413 (2006)

40.

Napiórkowski, M., Dietrich, S.: Phys. Rev. E 47(3), 1836 (1993)

41.

Robbins, M.O., Andelman, D., Joanny, J.F.: Phys. Rev. A 43(8), 4344 (1991)

42.

Dietrich, S., Napiórkowski, M.: Phys. Rev. A 43(4), 1861 (1991)

43.

Moosavi, A., Rauscher, M., Dietrich, S.: J. Phys. Condens. Matter 21(46), 464120 (2009)

44.

Becker, J., Grün, G., Seemann, R., Mantz, H., Jacobs, K., Mecke, K.R., Blossey, R.: Nat. Mater. 2(1), 59 (2003)

45.

Neto, C., Jacobs, K., Seemann, R., Blossey, R., Becker, J., Grün, G.: J. Phys. Condens. Matter 15(19), 3355 (2003)

46.

Landau, L.D., Lifshitz, E.M.: Fluid Mechanics, Course of Theoretical Physics, vol. 6, 2nd edn. Elsevier, Amsterdam (2005)

47.

Mashiyama, K.T., Mori, H.: J. Stat. Phys. 18(4), 385 (1978)

48.

Forster, D., Nelson, D.R., Stephen, M.J.: Phys. Rev. Lett. 36(15), 867 (1976)

49.

Forster, D., Nelson, D.R., Stephen, M.J.: Phys. Rev. A 16(2), 732 (1977)

50.

Hohenberg, P.C., Swift, J.B.: Phys. Rev. A 46(8), 4773 (1992)

51.

Swift, J.B., Babcock, K.L., Hohenberg, P.C.: Physica A 204(1–4), 625 (1994)

52.

Fetzer, R., Rauscher, M., Seemann, R., Jacobs, K., Mecke, K.: Phys. Rev. Lett. 99(11), 114503 (2007)

53.

Mecke, K., Falk, K., Rauscher, M.: In: Radons, G., Rumpf, B., Schuster, H.G. (eds.) Nonlinear Dynamics of Nanosystems, pp. 121–142. Wiley-VCH, Berlin (2010)

54.

Blossey, R., Münch, A., Rauscher, M., Wagner, B.: Eur. Phys. J. E 20(3), 267 (2006)

55.

Rauscher, M., Blossey, R., Münch, A., Wagner, B.: Langmuir 24(21), 12290 (2008)

56.

Münch, A., Wagner, B.: J. Phys. Condens. Matter 23(18), 184101 (2011)

57.

Kalliadasis, S., Homsy, G.M.: J. Fluid Mech. 448, 387 (2001)

58.

Bielarz, C., Kalliadasis, S.: Phys. Fluids 15(9), 2512 (2003)

59.

Savva, N., Kalliadasis, S.: Phys. Fluids 21(9), 092102 (2009)

60.

Gaskell, P.H., Jimack, P.K., Sellier, M., Thompson, H.M., Wilson, M.C.T.: J. Fluid Mech. 509, 253 (2004)

61.

Gaskell, P.H., Jimack, P.K., Sellier, M., Thompson, H.M.: Phys. Fluids 18(1), 013601 (2006)

62.

Baxter, S.J., Power, H., Cliffe, K.A., Hibberd, S.: Phys. Fluids 21(3), 032102 (2009)

63.

Kondic, L., Diez, J.A.: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects 214(1–3), 1 (2003)

64.

Kondic, L., Diez, J.: Phys. Fluids 16(9), 3341 (2004)

65.

Mechkov, S., Rauscher, M., Dietrich, S.: Phys. Rev. E 77(6), 061605 (2008)

66.

Shan, X., Chen, H.: Phys. Rev. E 47(3), 1815 (1993)

67.

Shan, X., Chen, H.: Phys. Rev. E 49(4), 2941 (1994)

68.

Swift, M.R., Osborn, W.R., Yeomans, J.M.: Phys. Rev. Lett. 75(5), 830 (1995)

69.

Swift, M.R., Orlandini, E., Osborn, W.R., Yeomans, J.M.: Phys. Rev. E 54(5), 5041 (1996)

70.

Langaas, K., Yeomans, J.M.: Eur. Phys. J. B 15, 133 (2000)

71.

Léopoldès, J., Dupuis, A., Bucknall, D.G., Yeomans, J.M.: Langmuir 19(23), 9818 (2003)

72.

Kuksenok, O., Jasnow, D., Yeomans, J., Balazs, A.C.: Phys. Rev. Lett. 91(10), 108303 (2003)

73.

Dupuis, A., Yeomans, J.M.: In: Bubak, M., van Albada, G.D., Sloot, P.M.A., Dongarra, J.J. (eds.) Computational Science - ICCS 2004. Lecture Notes in Computer Science, vol. 3039, pp. 556–563. Springer, Berlin (2004). dx.doi.org/10.1007/b98005. Cond-mat/0401150

74.

Dupuis, A., Léopoldes, J., Bucknall, D.G., Yeomans, J.M.: Appl. Phys. Lett. 87(2), 024103 (2005)

75.

Dupuis, A., Yeomans, J.M.: Langmuir 21(6), 2624 (2005)

76.

Kusumaatmaja, H., Léopoldès, J., Dupuis, A., Yeomans, J.M.: Europhys. Lett. 73(5), 740 (2006)

77.

Kusumaatmaja, H., Yeomans, J: Langmuir 23(2), 956 (2007)

78.

Kusumaatmaja, H., Yeomans, J.M.: Langmuir 23(11), 6019 (2007)

79.

Hyväluoma, J., Harting, J.: Phys. Rev. E 100(24), 246001 (2008)

80.

Harting, J., Kunert, C., Hyväluoma, J.: Microfluid Nanofluid 8(1), 1 (2009)

81.

Dörfler, F., Rauscher, M., Koplik, J., Harting, J., Dietrich, S.: Soft Matter 8(35), 9221 (2012)

82.

Jacqmin, D.: J. Comp. Phys. 155, 96 (1999)

83.

Ding, H., Spelt, P.D.M.: Phys. Rev. E 75(4), 046708 (2007)

84.

Pismen, L.M., Pomeau, Y.: Phys. Rev. E 62(2), 2480 (2000)

85.

Thiele, U., Velarde, M.G., Neuffer, K., Pomeau, Y.: Phys. Rev. E 64(3), 031602 (2001)

86.

Thiele, U., Velarde, M.G., Neuffer, K., Bestehorn, M., Pomeau, Y.: Phys. Rev. E 64(6), 061601 (2001)

87.

Pismen, L.M.: Phys. Rev. E 64(2), 021603 (2001)

88.

Pismen, L.M.: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects 206(1–3), 11 (2002)

89.

Dimitrakopoulos, P., Higdon, J.J.L.: J. Fluid Mech. 336, 351 (1997)

90.

Dimitrakopoulos, P., Higdon, J.J.L.: J. Fluid Mech. 377, 189 (1998)

91.

Dimitrakopoulos, P., Higdon, J.J.L.: J. Fluid Mech. 435, 327 (2001)

92.

Dimitrakopoulos, P.: J. Fluid Mech. 580, 451 (2007)

93.

Kelmanson, M.A.: J. Comp. Phys. 51, 139 (1983)

94.

Mazouchi, A., Gramlich, C.M., Homsy, G.M.: Phys. Fluids 16(5), 1647 (2004)

95.

Marconi, U.M.B., Tarazona, P.: J. Chem. Phys. 110(16), 8032 (1999)

96.

Marconi, U.M.B., Tarazona, P.: J. Phys. Condens. Matter 12(8A), A413 (2000)

97.

Archer, A.J., Rauscher, M.: J. Phys. A Math. Gen. 37(40), 9325 (2004)

98.

Archer, A.J.: J. Phys. Condens. Matter 18(24), 5617 (2006)

99.

Marconi, U.M.B., Melchionna, S.: J. Chem. Phys. 131(1), 014105 (2009)

100.

Green, H.S.: The Molecular Theory of Fluids. North-Holland, Amsterdam (1952)

101.

Kreuzer, H.J.: Nonequilibrium Thermodynamics and Its Statistical Foundations. Clarendon, Oxford (1981)

102.

Frenkel, D., Smit, B.: Understanding Molecular Simulation, 2nd edn. Academic, San Diego (2002)

103.

Yaneva, J., Milchev, A., Binder, K.: J. Chem. Phys. 121(24), 12632 (2004)

104.

Cieplak, M., Koplik, J., Banavar, J.R.: Phys. Rev. Lett. 96(11), 114502 (2006)

105.

Cottin-Bizonne, C., Barrat, J.L., Bocquet, L., Charlaix, E.: Nat. Mater. 2(4), 237 (2003)

106.

Cottin-Bizonne, C., Barentin, C., Charlaix, E., Bocquet, L., Barrat, J.L.: Eur. Phys. J. E 15, 427 (2004)

107.

Cao, B.Y., Chen, M., Guo, Z.Y.: Phys. Rev. E 74(6), 066311 (2006)

108.

Huang, D.M., Cottin-Bizonne, C., Ybert, C., Bocquet, L.: Phys. Rev. Lett. 06, 064503 (2008)

109.

Moosavi, A., Rauscher, M., Dietrich, S.: Phys. Rev. Lett. 97(23), 236101 (2006)

110.

Ehrlich, G., Hudda, F.G.: J. Chem. Phys. 44(3), 1039 (1966)

111.

Schwoebel, R.L., Shipsey, E.J.: J. Appl. Phys. 37(10), 3682 (1966)

112.

Dutka, F., Napiórkowski, M., Dietrich, S.: J. Chem. Phys. 136(6), 064702 (2012)

113.

Ondarçuhu, T., Piednoir, A.: Nano Lett. 5(9), 1744 (2005)

114.

Moosavi, A., Rauscher, M., Dietrich, S.: Langmuir 24(3), 734 (2008)

115.

Moosavi, A., Rauscher, M., Dietrich, S.: J. Chem. Phys. 129(4), 044706 (2008)

116.

Hu, J., Xiao, X.D., Salmeron, M.: Appl. Phys. Lett. 67(4), 476 (1995)

117.

Hu, J., Carpick, R.W., Salmeron, M., Xiao, X.D.: J. Vac. Sci. Tech. B 14(2), 1341 (1996)

118.

Checco, A., Gang, O., Ocko, B.M.: Phys. Rev. Lett. 96(5), 056104 (2006)

119.

Checco, A., Schollmeyer, H., Daillant, J., Guenoun, P., Boukherroub, R.: Langmuir 22(1), 116 (2006)

120.

Checco, A.: Phys. Rev. Lett. 102(10), 106103 (2009)

121.

Fang, A., Dujardin, E., Ondarçuhu, T.: Nano Lett. 6(10), 2368 (2006)

122.

Fabi/’e, L., Ondarçuhu, T.: Soft Matter 8(18), 4995 (2012)

123.

Burmeister, F., Badowsky, W., Braun, T., Wieprich, S., Boneberg, J., Leiderer, P.: Appl. Surf. Sci. 144–145, 461 (1999)

124.

Habenicht, A., Olapinski, M., Burmeister, F., Leiderer, P., Boneberg, J.: Science 309(5743), 2043 (2005)

125.

Boneberg, J., Habenicht, A., Benner, D., Leiderer, P., Trautvetter, M., Pfahler, C., Plettl, A., Ziemann, P.: Appl. Phys. A 93(2), 415 (2008)

126.

Stokes, D.J.: Adv. Eng. Mater. 3(2), 126 (2001)

127.

Yoon, B., Luedtke, W.D., Gao, J., Landman, U.: J. Phys. Chem. B 107(24), 5882 (2003)

Titel: Dynamics of Nanodroplets on Structured Surfaces
verfasst von: Markus Rauscher
Verlag: Springer New York
Buch: Nanodroplets
Print ISBN: 978-1-4614-9471-3

Electronic ISBN: 978-1-4614-9472-0

Copyright-Jahr: 2013
DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9472-0_7

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