Suvisest vihmasajust tekkinud lohakas porine pudrumägi võlgneb oma piirid kõnniteel või maapinnal olevate uputustega. Kuid kui klaas klaasi veini pudeneb (hüpoteetiliselt) täiesti tasasele tööpinnale, siis mis hoiab pudru igaveseks laiali ajamast? Siiani ei suutnud füüsikute esitatud vedelike voogude kirjeldus päriselt aru saada, miks pudrud peatuvad.
Massachusettsi tehnoloogiainstituudi teadlastel on vastus olemas, teatab Charles Q. Choi väljaandele Inside Science .
Klassikalist mudelit kasutades kirjeldaksid füüsikud vedeliku levikut raskusjõu ja pindpinevuse vahelise konkurentsi tulemusel, kirjutab Choi. Gravitatsioon tõmbab vedeliku allapoole ja levitab pudru, samal ajal kui pindpinevus, kus molekulid ripuvad tihedalt üksteise külge, muudab tilgad helbeks.
Kuid kuigi klassikalist mudelit saab kasutada pudru lõpliku kuju selgitamiseks, ei selgita see, kuidas puder algul levima hakkas. Selle asemel tähendavad arvutused, et pudru servas olevad jõud on liiga tugevad, et seda üldse levida. Selle probleemi makroskoopilises vaates ei takista miski pudru levikut. Siin on midagi puudu, ”selgitab MIT-i kraadiõppur Amir Pahlavan pressiteates.
On selge, et pudid levivad, nii et füüsikud näpistavad oma mudeli, et selgitada, miks. Michael Schirber kirjutab APS-i füüsikast :
Üks populaarseid lahendusi on eeldada, et õhuke mikroskoopiline kile katab pudru ees oleva pinna. Selliseid eelkilesid on täheldatud selliste pudude puhul, mis ulatuvad täielikult õhukeseks tasaseks leheks - nn täieliku niisutamise juhtumiks -, kuid need ei suuda selgitada pudruid, mis levivad lühikese vahemaa tagant ja peatuvad (osaline niisutamine).
Nüüd on Pahlavan ja ta kolleegid välja mõelnud, mis peatab pudru - nanoskaalas tegutsevad jõud. Teadlased pidasid vähem kui 100 nanomeetri paksuse vedeliku kilet, kus hakkab toimima van der Waalsi nimega jõud. See koostoime kirjeldab nähtust, kus aatomi ümber sumisev elektronide pilv kõigub juhuslikult ja nende laeng kipub kogunema molekuli ühte piirkonda, luues kergelt positiivseid ja pisut negatiivseid alasid. Naabermolekulid teevad sama, mille tulemuseks on, et molekulid kas meelitavad või tõrjuvad üksteist.
Need jõud, mis toimivad vedeliku sees, pudru ümber olev õhk ja pind, mille peal pudin asub, on piisavad, et takistada pudru levimist, sõltumata selle suurusest. Teadlased avaldasid oma tulemused ajakirjas Physical Review Letters .
Nende mudelis võiksid olla rakendused paljudele asjadele, alates elektroonika jahutamisest, voolates vedelikuga üle nende, kuni süsinikdioksiidi eraldamiseni maa all (mõned plaanid hõlmavad süsinikdioksiidiga koormatud vedeliku süstimist poorsesse kivimi). Kuid nende rakenduste jaoks peavad teadlased mudelit laiendama, et selgitada, kuidas vedelikud voolavad karedal pinnal. “Päris pind ei ole kunagi täiesti tasane ja sile, ” räägib Pahlavan Choi väljaandele Inside Science . "[T] on siin alati vaja arvestada teatud ebamäärasusega, mis põhjustab paljude uute funktsioonide tekkimist."
