Self diffusion in mixtures of charged spheres

Abstract
We have used the Forced Rayleigh Scattering technique to measure the self diffusion constant of the two separate species of charged polystyrene spheres mixed in a strongly interacting suspension. For a few large spheres diffusing in a larger density of smaller spheres, we find that the diffusion constant is simply related by Stokes law to the total viscosity of the suspension. For the same relative number of spheres the small spheres see each other as discrete particles and do not follow Stokes law with the total viscosity. In the opposite limit of a few small spheres in a sea of large spheres, we find that the self diffusion of the two species are equal. This implies that the dynamics of the small spheres are governed by the motion of the large ones.

Résumé
On utilise la technique de diffusion Rayleigh forcée pour mesurer les constantes d'autodiffusion dans une suspension contenant deux espèces de sphères chargées qui interagissent fortement. Lorsque quelques grandes sphères diffusent au milieu d'un grand nombre de petites sphères, on trouve que leur constante d'autodiffusion est reliée simplement à la viscosité globale de la suspension par la loi de Stokes. Par contre les petites sphères se voient comme des particules discrètes et ne suivent pas la loi de Stokes. Dans le cas opposé où il n'y a que quelques petites spheres dans une suspension de grandes sphères, on trouve que les coefficients d'autodiffusion des deux espèces sont égaux. Ceci implique que la dynamique des petites sphères est alors gouvernée par le mouvement des grandes.