Kesän sateiden myrskyjen aiheuttamat huolimaton, mutainen lätäkkö ovat rajansa jalkakäytävän tai maan pinnan alla. Mutta jos lasillinen viiniä valuu (hypoteettisesti) täysin tasaiseen työtasoon, mikä estää lätäkköä leviämästä ikuisesti? Tähän saakka fyysikkojen kuvaus nestevirtauksista ei voinut oikeasti selittää miksi lätäköt pysähtyvät.
Massachusetts Institute of Technologyn tutkijoilla on vastaus, raportoi Charles Q. Choi Inside Science -lehdelle .
Klassista mallia käyttämällä fyysikot kuvaavat nesteiden leviämistä "painovoiman ja pintajännityksen kilpailun" seurauksena, Choi kirjoittaa. Painovoima vetää nesteen alas ja levittää lätäkön, kun taas pintajännitys, jossa molekyylit roikkuvat tiukasti toisiinsa, aiheuttaa pisarat helmiä.
Mutta vaikka klassista mallia voidaan käyttää selittämään lätäkön lopullinen muoto, se ei selitä, miten lätäkö alkaa leviää. Laskelmat tarkoittavat sen sijaan, että lätäkön reunan voimat ovat liian voimakkaita sallimaan leviäminen ollenkaan. ”Makroskooppisessa näkymässä tähän ongelmaan mikään ei estä lätäkön leviämistä. Täältä puuttuu jotain ”, selittää MIT: n jatko-opiskelija Amir Pahlavan lehdistötiedotteessa.
On selvää, että läiskät leviävät, joten fyysikot säätävät malliaan selittääkseen miksi. Michael Schirber kirjoittaa APS-fysiikalle :
Yksi suosittu ratkaisu on olettaa, että ohut mikroskooppinen kalvo peittää pellon takana pinnan. Tällaisia edeltäjäkalvoja on havaittu lätäköillä, jotka laajenevat kokonaan ohutksi tasaiseksi levyksi - ns. "Täydellinen kostutus" - tapaukseksi, mutta ne eivät pysty selittämään lätäköitä, jotka levittävät lyhyen matkan ja sitten pysähtyvät (osittainen kostuminen).
Nyt Pahlavan ja hänen kollegansa ovat keksineet, mikä estää lätäkön - nanomittakaavassa toimivat voimat. Tutkijat pitivät alle 100 nanometrin paksuista nestekalvoa, jossa jotain nimeltä van der Waals -voima alkaa toimia. Tämä vuorovaikutus kuvaa ilmiötä, jossa atomin ympärillä sumiseva elektronien pilvi vaihtelee satunnaisesti ja niiden varauksella on taipumus kasaantua molekyylin yhdelle alueelle, jolloin muodostuu hieman positiivisia ja lievästi negatiivisia alueita. Naapurimolekyylit tekevät saman, tuloksena, että molekyylit joko vetävät toisiaan vastaan tai hylkivät ne.
Nämä voimat, jotka vaikuttavat nesteessä, lätäkköä ympäröivään ilmaan ja pinnan päälle, johon lätäkkö istuvat, ovat riittävät estämään lätäkön leviämisen, riippumatta sen koosta. Tutkijat julkaisivat tuloksensa Physical Review Letters -lehdessä.
Heidän mallissaan voisi olla sovelluksia useisiin asioihin, kuten elektroniikan jäähdyttämiseen virtaamalla nestettä niiden yli hiilidioksidin sekvesterointiin maan alla (osa suunnitelmiin sisältyy hiilidioksidilla täytetyn nesteen injektoimisesta huokoiseen kiveen). Mutta näitä sovelluksia varten tutkijoiden on laajennettava mallia selittääkseen, kuinka nesteet virtaavat karkeiden pintojen yli. ”Oikea pinta ei ole koskaan täysin tasainen ja sileä”, Pahlavan kertoo Choille ajatukselle Inside Science . "[T] Tässä on aina huomioitava epätasaisuus, mikä aiheuttaa monia uusia ominaisuuksia."
