Brownian dynamics in a confined geometry. Experiments and numerical simulations

(Received 18 April 1991, accepted 17 July 1991)

Abstract
The Brownian dynamics of a colloidal suspension is measured in the immediate vicinity of a rigid surface by the Evanescent Quasielastic Light Scattering Technique. A net decrease of the measured diffusion coefficient is observed, due to the hydrodynamic slowing down of the particles very close to the wall. This effect is all the more important when the particles are allowed to get closer to the wall, i.e. when the range of the static wall/particle repulsive interaction decreases. It thus provides a mean for testing the particle/wall static interactions via a dynamic light scattering measurement. The data are analysed by a Brownian dynamic simulation which is proven to be quite valuable to interpret light scattering data from "hindered" scatterers, such as particles confined in the neighbourhood of a wall or trapped in a porous media or a gel.

Résumé
La dynamique brownienne de particules colloïdales au voisinage immédiat d'une paroi rigide est mesurée par la technique de diffusion quasi-élastique de la lumière en onde évanescente. On observe un net décroissement du coefficient de diffusion, dû au ralentissement hydrodynamique des particules très proches de la paroi. Cet effet est d'autant plus marqué que les particules peuvent se rapprocher très près de la paroi, c'est-à-dire que la portée de la répulsion statique paroi/particule est faible. Il est donc possible de tester les interactions statiques paroi/particules via une expérience de diffusion dynamique de la lumière. Les données sont analysées par une simulation de dynamique Brownienne, particulièrement adaptée à l'interprétation des résultats de diffusion de la lumière par des diffuseurs " gênés ", tels que des particules confinées au voisinage d'une paroi, ou piégées dans des milieux poreux ou des gels.