XI. Heidelberger Graduiertenkurse Physik

Soft Condensed Matter

Gerhard Gompper,
Erich Eisenriegler
Forschungszentrum Juelich

In den letzten Jahren hat sich aus der Forschung auf den traditionellen Gebieten von Polymeren, biologischen Makromolekülen, Kolloiden, Amphiphilen Systemen und Membranen, sowie von Flüssigkristallen ein neues Forschungsgebiet entwickelt, die "Weiche Materie". Unter diesem Begriff werden alle Materialien zusammengefasst, die auf typischen Längenskalen im Bereich von Nanometer bis Mikrometer strukturiert sind. Die Wechselwirkungen innerhalb der strukturellen Einheiten ist relativ stark, die Wechselwirkung zwischen ihnen aber ist schwach. Deshalb können diese Materialien unter dem Einfluß äußerer Kräfte leicht deformiert werden --- sie sind "weich".
Das Zusammenwachsen der verschiedenen, vorher disjunkten Teilgebiete der weichen Materie erwächst zum einen aus der Erkenntnis gemeinsamer Mechanismen bei der Struktur und den Eigenschaften dieser Systeme, zum anderen durch die Verbindung verschiedener Komponenten in einem Material. Als Beispiel sei eine Polymer-Kolloid-Mischung wie Tinte genannt. Biologische Zellen sind eine Paradebeispiel für das Zusammenwirken einer großen Zahl verschiedener Komponenten.
Wesentliche Aspekte der Weichen Materie sind die Selbst-Organisation elementarer Einheiten zu einem komplexen Ganzen, das kooperative Zusammenspiel einer großen Zahl von Freiheitsgraden, und die wichtige Rolle thermischer Fluktuationen. Die experimentelle und theoretische Untersuchung und das Verständnis der Eigenschaften dieser Materialien ist wegen des hohen Komplexitätsgrades, der großen Zahl kooperativer Freiheitsgrade, und des großen Bereichs relevanter Größen-, Zeit- und Energieskalen eine besondere Herausforderung.