Neuredne, blatne lokvice stvorene ljetnim kišnim olujama duguju svoje granice utapanjem u pločniku ili zemlji. Ali ako se čaša vina prolije na (hipotetski) savršeno ravnom pultom, što sprečava da se lokva zauvijek raširi? Do sada fizičari opisivanjem protoka tekućine nisu zapravo mogli objasniti zašto se lokve zaustavljaju.
Odgovori imaju istraživači s Massachusetts Institute of Technology, izvještava Charles Q. Choi za kompaniju Inside Science .
Koristeći klasični model, fizičari bi opisali širenje tekućine kao rezultat "natjecanja između gravitacije i površinske napetosti", piše Choi. Gravitacija povlači tekućinu prema dolje i širi lokvu, dok površinska napetost, gdje se molekuli čvrsto priliježu jedna na drugu, stvara kapljice na sebi.
No dok se klasični model može upotrijebiti za objašnjenje konačnog oblika lokve, to ne objašnjava na koji način se puder počeo širiti. Izračuni, umjesto toga, podrazumijevaju da bi sile na rubu lokve bile prejake da bi se uopće omogućilo širenje. "U makroskopskom pogledu na ovaj problem, ništa ne sprečava da se lokva širi. Ovdje nešto nedostaje “, objašnjava Amir Pahlavan, diplomski student MIT-a u priopćenju za javnost.
Jasno je da se lokvice šire, pa fizičari ugađaju svoj model kako bi objasnili zašto. Michael Schirber piše za APS Physics :
Jedno popularno rješenje je pretpostaviti da tanki mikroskopski film premaže površinu ispred lokve. Takvi prethodni filmovi primijećeni su za lokvice koje se u potpunosti šire na tanki ravni lim - takozvani slučaj "potpunog vlaženja" - ali ne mogu objasniti lokve koje se šire na kratkoj udaljenosti, a zatim se zaustavljaju (djelomično vlaženje).
Pahlavan i njegovi kolege shvatili su što zaustavlja lonac - sile koje djeluju na nanocjevčice. Istraživači su razmatrali film tekućine debljine manje od 100 nanometara, gdje počinje djelovati nešto što se naziva van der Waalsova sila. Ta interakcija opisuje fenomen gdje oblak elektrona koji zuji oko atoma nasumično fluktuira, a njihov naboj ima tendenciju nakupljanja u jednom području molekule, stvarajući pomalo pozitivna i pomalo negativna područja. Susjedni molekuli čine isto, što rezultira time da molekule međusobno privlače ili odbijaju.
Te sile, koje djeluju unutar tekućine, zraka oko lokve i površine na kojoj lonac sjedi, dovoljne su da se lokva ne širi, bez obzira na veličinu. Istraživači su svoje rezultate objavili u časopisu Physical Review Letters .
Njihov model mogao bi imati primjene za brojne stvari, od načina hlađenja elektronike dolijevanjem tekućine preko njih do sekvenciranja ugljičnog dioksida pod zemljom (neki planovi uključuju ubrizgavanje tekućine ugljenog dioksida u poroznu stijenu). Ali za te primjene, istraživači će morati proširiti model kako bi objasnili kako tekućina teče preko grubih površina. "Prava površina nikad nije potpuno ravna i glatka", Pahlavan govori Choi za kompaniju Inside Science . "[T] uvijek se mora uzeti u obzir neka grubost zbog koje se pojavljuju mnoge nove značajke."
