Wenn Ferrofluid zwischen zwei Glasscheiben eingeschlossen ist, mit einem Magneten oben und einem unten drunter dann formt sich die Flüssigkeit zu einem Kreis aus Punkten, der an Kornkreise erinnert.
Wie kommt es zu dieser Selbstorganisation?
Da die Flüssigkeit immer an die Stelle der höchsten Feldstärke fließt, muss es wohl ein Maximum in einer bestimmten Entfernung von der Achse geben.
Zur Beschreibung des Effekts wird das Feldlinienbild von zwei Magneten in dieser Konfiguration gemessen. Sie werden dazu in gleicher Richtung in einer Linie und mit einigem Abstand zueinander platziert. Bei dieser großen Anordnung kann das Feldlinienbild mit einem Kompass aufgenommen werden.
Zwischen den Magneten geht das Feld nach links. Durch den Abstand der Magnete fächern die Feldlinien in der Mitte aus. Auf der Symmetrielinie wird der Fluß nach außen geringer und überschreitet den Wert null. Weiter außen geht die Feldstärke in die andere Richtung und nimmt dann in der Entfernung wieder ab. Es gibt damit nach der Nullstelle auch einen Maximalwert. Zu dieser Stelle fließt das Ferrofluid.
Die Punkte bilden sich wenn sich magnetisiertes Material im Magnetfeld ausrichtet. Dabei wird magnetisiertes Material in Richtung der Magnetisierung angezogen und in der Richtung quer dazu abgestoßen ( Siehe auch hier).
Zur Demonstration werden die beiden Magnete mit vertikaler Achse über und unter einem Wasserbecken mit magnetisierten Schwimmern angeordnet. Die Schwimmer bewegen sich zum Bereich maximaler Feldstärke und ordnen sich dort mit gleichen Abständen zu einem Kreis an. So ist dann wohl die Selbstorganisation von Ferrofluid auch ohne Kornkreise zu erklären.
– Dr.-Ing. Manfred Lobjinski
Manfred Lobjinski führt Demonstrationen zu Nanotechnologie im gläsernen Forscherlabor im Deutschen Museum vor.
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