Mikroskopiske dråber krympe-indpakket i tynd elastisk ark tage på afslørende halv-moon form af en empanada eller en calzone. Sådanne strukturer, der en dag kan erstatte kemiske overfladeaktive stoffer i sæbe, da arkene gøre for en stærkere barriere til at indramme farlige eller sarte væsker.
I et nyt papir i Natur Materialer, Syracuse University fysiker Joseph Paulsen rapporterede om hans seneste eksperimenter i soft condensed matter, en.k.a., videnskaben om “squishy ting.” Han var interesseret i at lære mere om, hvordan dråber af vand pakket ind i meget tynd elastisk ark (tusind gange tyndere end et menneskehår) opfører sig på den mikroskopiske skala — i dette tilfælde, ark, der bøjer meget let, med lidt at ingen modstand.
I første omgang Paulsen forventes, at den indpakkede dråber ville ligne kugler. Dette giver intuitivt mening, da de fleste bobler tage på en sfærisk form, takket være det fænomen, overfladespænding, en kraft, der opstår fra molekylær tiltrækning. En boble, der i det væsentlige, er et volumen af luft, der er indkapslet i en meget tynd flydende hud. Jo større areal, jo mere energi der er nødvendig for at opretholde en bestemt form. Så en boble, der vil søge at antage den form, der har mindst areal: et område.
I stedet Paulsen fandt, at selv om de startede ud sfærisk, som de kollapsede under den tynde plader, hans krympe-indpakket mini-dråber dannes halve måner, der kigger langt mere som en empanada end en dew drop:
Nysgerrig på, hvorfor han sammen med nogle kolleger i fysik og matematik. Sammen har de opdaget, at disse former er mere effektiv end en sfære, i det mindste for disse let-bøjelig ark på mikroskala. Half-moon geometri dækker vanddråbe på en sådan måde, at mindre af dets område, der er udsat for den ydre væske.
Sponsoreret
Og selv om de ark, folde, krølle og rynke i unikke mønstre, som de sammenbrud omkring dråber, dette synes ikke at have megen effekt på den endelige empanada form. Naturen er alle om effektivitet, almindelig og enkel.
Reference:
Paulsen, Joseph D. et al. (2015) “Optimal indpakning af mikroskopiske dråber af væske med ultra tynde plader,” Nature Materials 14: 1206-1209.
[Via Nanowerk Nyheder]
Billeder og video: Paulsen et al/Nature Materials.