Direct Measurement of Thermodynamic Properties of Colloidal Hard Spheres

Abstract

Résumé -Mesures directes des propriétés thermodynamiques de sphères dures colloïdales -Récemment, nous avons montré comment mesurer les propriétés de suspensions de sphères dures colloïdales par microscopie [Dullens et al. (2006) PNAS 103, 529]. Ici, nous présentons les détails expérimentaux complets sur la manière de capturer des images en trois dimensions d'une suspension de sphères dures colloïdales, couvrant une large gamme de densités, en utilisant la microscopie à laser confocal. De plus, nous approfondissons l'analyse des données et mesurons le volume disponible pour insérer une sphère additionnelle et l'aire de surface de ce volume. Ces propriétés géométriques sont liées aux grandeurs thermodynamiques clés par la géométrie statistique. Ceci nous permet de mesurer, d'une façon directe et non-intrusive, la pression, le potentiel chimique et la densité d'énergie libre d'une suspension de sphères dures ; ces mesures sont en bon accord avec les prédictions théoriques. Abstract -Direct Measurement of Thermodynamic Properties of Colloidal Hard SpheresRecently, we have shown how to measure thermodynamic properties of colloidal hard sphere suspensions by microscopy

Cavity averages for hard spheres in the presence of polydispersity and incomplete data

“…With the same exception, we found that the methods are robust to variations in the particle radii in the dilute regime, say for φ 0.5. This conclusion is in agreement with a previous experimental/numerical study [49] done in three dimensions. In this reference, the av average was calculated by counting pixels of the data snapshots, a procedure which introduced errors of at least 5-10% in the individual particle radii, the system being minimally polydisperse.…”