Mikroskopiske dråper pakkede i tynn elastisk ark ta på telltale half-moon form av en empanada eller en calzone. Slike strukturer en dag vil kunne erstatte kjemiske tensider i såpe, siden sheets for en sterkere barriere for å encase farlig eller delikat væsker.
I en ny artikkel i Nature Materialer, Syracuse University fysikeren Joseph Paulsen rapportert på hans siste forsøk i myke kondenserte fasers fysikk, en.k.a., vitenskapen om “squishy ting.” Han var interessert i å lære mer om hvordan dråper vann innpakket i veldig tynn elastisk ark (tusen ganger tynnere enn et menneskehår) oppfører seg på mikroskopisk skala — i dette tilfellet, ark som bøyer veldig enkelt, og tilbyr liten eller ingen motstand.
I utgangspunktet Paulsen forventet at innpakket dråper ville se ut som kuler. Dette gjør intuitiv følelse, siden de fleste bobler ta på seg en sfærisk form, takket være fenomenet overflatespenning, en kraft som oppstår fra molekylære attraksjon. En boble, i hovedsak, er volumet av luft innkapslet i en veldig tynn væske hud. Jo større areal, jo mer energi som er nødvendig for å opprettholde en gitt form. Så en boble, og vil søke å ta form med minst areal: en sfære.
I stedet, Paulsen fant at selv om de startet sfærisk, som de kollapset under den tynne ark, hans pakkede mini-dråper dannet halv-måner, ser langt mer som en empanada enn et dugg slipp:
Nysgjerrig på hvorfor han slo seg sammen med noen kolleger i fysikk og matematikk. Sammen oppdaget de at disse typer former er mer effektiv enn en kule, i hvert fall for disse enkelt-bøyelige ark på microscale. Half-moon geometri dekker vann dråpe på en slik måte at mindre av sitt område er utsatt for ytre væske.
Sponset
Og selv om ark brett, krølle og rynke i unike mønstre som de kollaps rundt dråper, dette ikke synes å ha så stor effekt på den endelige empanada form. Arten er opptatt av effektivitet, ren og enkel.
Referanse:
Paulsen, Joseph D. et al. (2015) “Optimal innpakning av flytende dråper med ultra tynne ark,” Natur Materialer 14: 1206-1209.
[Via Nanowerk Nyheter]
Bilder og video: Paulsen et al/Natur Materialer.