WASHINGTON, 18 de julio de 2023 — Investigadores de la Universidad Estatal de Tyumen en Rusia detectaron recientemente un aumento autosostenido de gotas de tamaño milimétrico durante un experimento para seleccionar grupos de líquidos inmiscibles, que no forman mezclas homogéneas.

Los investigadores Natalya Ivanova y Denis Klyuev notaron que sucedía algo sorprendente: las gotas de alcohol butílico, después de separarse de la aguja de la jeringa, revolotean sobre la superficie de otra capa líquida sin colapsar sobre ella durante un largo período de tiempo.

en Letras de Física Aplicadade AIP Publishing, informan el logro autosuficiente y duradero de gotas de tamaño milimétrico de varios líquidos diferentes, sin ninguna fuerza externa.

¿Cómo se sintió cuando las gotas volaron? «Fue genial», dijo Ivanova. «El fenómeno de la decoherencia de las gotas con el fluido subyacente es bien conocido. Pero en condiciones normales, una gota flota sobre una piscina de líquido solo por un momento, fracciones de segundo, como máximo. Hemos visto una gota que continúa flotando durante decenas de segundos». minutos.»

Para hacer levitar las gotas, utilizan una convección solutocapilar dentro de un charco de silicona líquida. La convección solutocapilar ocurre cuando se forma un gradiente de tensión superficial por la distribución irregular de partículas de vapor de la gota en la superficie de la piscina.

«A veces, fenómenos interesantes y milagrosos se encuentran justo frente a nosotros y no los notamos», dijo Ivanova. «Al centrarnos en una tarea específica, comenzamos a pensar un poco como si fuera un túnel y dejamos de notar enfoques alternativos para la resolución de problemas».

Normalmente, para mantener las gotas en el aire durante mucho tiempo, desde segundos hasta mucho tiempo, es necesario generar continuamente un exceso de presión dentro de un espacio muy delgado entre la gota y la superficie líquida subyacente. Esto se puede lograr a través de varios métodos, como el uso de vibraciones para que la gota actúe como si estuviera saltando o creando corrientes de aire dentro del espacio en la parte inferior de la gota.

“Esto último implica hacer rodar una gota sobre la superficie de un líquido o evaporar activamente una de ellas, por ejemplo, aprovechando el efecto Leidenfrost”, dijo Klyoev. “También existen métodos de levitación magnética o acústica, pero todos tienen una cosa en común: estamos haciendo un trabajo externo en el sistema o inicialmente estamos creando condiciones tan desequilibradas que la levitación de gotas a largo plazo solo puede proporcionarse mientras está presente. .”

La exploración de los efectos de diferentes condiciones externas en la altura de las gotas autosuficientes revelará si se puede aprovechar y adaptar para aplicaciones de microbiología y bioquímica.

Ivanova y Klyuev creen que el efecto de aumento de gotas autosostenido a largo plazo podría ser útil para desarrollar herramientas científicas para explorar la diversidad y la actividad de los microorganismos y para mejorar la comprensión de la transferencia de calor y masa dentro de una película de vapor.

«Debido a que el tema del vuelo de las gotas es tan popular, esperamos que otros investigadores consideren el levantamiento convectivo, ya que el problema es muy interesante desde el punto de vista del modelado de transporte microscópico», dijo Ivanova. «También continuaremos nuestro trabajo para determinar el impacto de factores externos en este sistema».

###

El artículo «Autovuelo de gotas sobre una piscina líquida» fue escrito por Natalya Ivanova y Denis Klyuev. aparecerá en Letras de Física Aplicada el 18 de julio de 2023 (DOI: 10.1063 / 5.0152920). Después de esta fecha, se puede acceder a ella en https://doi.org/10.1063/5.0152920.

Sobre la revista

Letras de Física Aplicada Presenta informes rápidos sobre importantes descubrimientos en física aplicada. La revista cubre nuevas investigaciones experimentales y teóricas sobre las aplicaciones de los fenómenos físicos relacionados con todas las ramas de la ciencia, la ingeniería y la tecnología moderna. ser visto https://pubs.aip.org/aip/apl.

###