Ученые исследовали поведение левитирующей воды
Исследования самоупорядочивающихся систем и эффекта кластеризации еще очень далеки до создания обобщенной теории.
Ученые ТюмГУ исследовали поведение левитирующих кластеров из микрокапель воды. Результаты исследования опубликованы в журнале «Langmur».
Самоупорядочивание – очень интересный для ученых процесс. Он действует в системах с разной физической природой и, вероятно, имеет общие закономерности, которые определяют геометрию этих систем и механизмы самоупорядочивания. Исследования самоупорядочивающихся систем и эффекта кластеризации еще очень далеки до создания обобщенной теории. Большое внимание ученых привлекают, например, акустический кластер (частицы упорядочиваются в акустическом поле) или коллоидный кластер (микрокапли масла самопроизвольно собираются в воде).
«Кластеры – это промежуточные системы. С одной стороны, взаимодействующих частиц достаточно много, с другой – крайне мало по сравнению со сплошной средой. И здесь возникают процессы, которые очень трудно математически описать и систематизировать. Они зависят от многих параметров системы и, что принципиально важно, от количества взаимодействующих в кластере частиц», – рассказал заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) ТюмГУ Александр Федорец.
По его словам, обычный кластер из нескольких сотен капель имеет гексагональную структуру. Когда количество капель уже не превышает нескольких десятков, назовем их малыми кластерами, «голос» каждой капли становится определяющим – при добавлении одной капли весь кластер перестраивает свою структуру.
«После многих лет исследований, когда казалось, что мы зарегистрировали все возможные вариации структуры кластера, новый тип структуры стал большим сюрпризом. В перенаселенном кластере капли становятся слишком большой помехой для паровоздушной струи, и природа предлагает простое решение: капли выстраиваются в цепочки, формируя относительно широкие каналы. Как в старом городе с хаотичной застройкой пробить прямые проспекты…», – отметил Федорец.
По его мнению, эти данные позволяют лучше понять кластер и, соответственно, использовать его как инструмент для изучения химических и микробиологических процессов в микрокаплях аэрозоля, в том числе, в атмосфере Земли.
В будущем исследователи планируют узнать, существует ли что-то общее у капельных цепочек и, например, молекул полимеров, которые тоже можно рассматривать как цепные самоструктурируемые системы.
Самоупорядочивание – очень интересный для ученых процесс. Он действует в системах с разной физической природой и, вероятно, имеет общие закономерности, которые определяют геометрию этих систем и механизмы самоупорядочивания. Исследования самоупорядочивающихся систем и эффекта кластеризации еще очень далеки до создания обобщенной теории. Большое внимание ученых привлекают, например, акустический кластер (частицы упорядочиваются в акустическом поле) или коллоидный кластер (микрокапли масла самопроизвольно собираются в воде).
«Кластеры – это промежуточные системы. С одной стороны, взаимодействующих частиц достаточно много, с другой – крайне мало по сравнению со сплошной средой. И здесь возникают процессы, которые очень трудно математически описать и систематизировать. Они зависят от многих параметров системы и, что принципиально важно, от количества взаимодействующих в кластере частиц», – рассказал заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) ТюмГУ Александр Федорец.
По его словам, обычный кластер из нескольких сотен капель имеет гексагональную структуру. Когда количество капель уже не превышает нескольких десятков, назовем их малыми кластерами, «голос» каждой капли становится определяющим – при добавлении одной капли весь кластер перестраивает свою структуру.
«После многих лет исследований, когда казалось, что мы зарегистрировали все возможные вариации структуры кластера, новый тип структуры стал большим сюрпризом. В перенаселенном кластере капли становятся слишком большой помехой для паровоздушной струи, и природа предлагает простое решение: капли выстраиваются в цепочки, формируя относительно широкие каналы. Как в старом городе с хаотичной застройкой пробить прямые проспекты…», – отметил Федорец.
По его мнению, эти данные позволяют лучше понять кластер и, соответственно, использовать его как инструмент для изучения химических и микробиологических процессов в микрокаплях аэрозоля, в том числе, в атмосфере Земли.
В будущем исследователи планируют узнать, существует ли что-то общее у капельных цепочек и, например, молекул полимеров, которые тоже можно рассматривать как цепные самоструктурируемые системы.
Рубрики:
Теги:
Читайте также
