Физики из Тюменского государственного университета (ТюмГУ) научились исследовать микрочастицы жидкости в момент левитации, а также формировать нужные по размеру кластеры из упорядоченных микрокапель. Работа имеет фундаментальное значение для понимания процессов распространения загрязнений в окружающей среде и последующего предотвращения экологических катастроф.
Учёные ТюмГУ могут удерживать капельные кластеры в течение нескольких часов, облучая их инфракрасным светом. Кроме того, теперь они умеют работать не только с горячими жидкостями (50–60°C), но и с более холодными (27–30°C), что открывает возможность изучения субстанций, связанных с жизнедеятельностью организмов, отмечается в пресс-релизе вуза.
"Мы создали технологию, которая позволяет исследовать процессы в каплях в лабораторных условиях, – сообщил заведующий лабораторией микрогидродинамических технологий ТюмГУ доктор технических наук Александр Федорец. – Условно говоря, мы можем каждой сгенерированной нами капельке аэрозоля присвоить номер, завести на неё паспорт и наблюдать за ней длительно. В природных аэрозолях, одним из которых, например, является обычный туман, такое наблюдение невозможно, потому что вы никогда не отследите поведение отдельно взятой капельки".
Капельки аэрозолей "работают" как химические реакторы микроскопических размеров с уникальными характеристиками. В этих "реакторах" происходят интереснейшие процессы: преобразование одних веществ в другие – опасных в безопасные и наоборот.
Авторы работы поясняют: если, к примеру, навести микроскоп на обычный туман, то можно увидеть совершенно хаотичную картину. Капельки беспорядочно носятся, поэтому невозможно оценить, что происходит в отдельно взятой капле.
Уникальность технологии ТюмГУ в том, что учёные могут получить практически такие же капли, как в природном аэрозоле, но полностью контролировать их поведение.
Последние достижения тюменских учёных связаны с разработкой технологии сборки кластеров из заданного количества капелек. Это принципиально новые возможности управления процессом.
"Мы давно умели сами создавать кластеры, но они собирались из произвольного числа капелек, — пояснил Федорец в интервью РИА Новости. — Сейчас же мы можем собирать кластеры из любого нужного нам количества. Классический кластер, который мы изучали, имел гексагональную структуру. Малые кластеры оказались гораздо разнообразнее. И каждый раз они формируются одинаково, каждая капля как будто бы знает свое место. Но, конечно же, это происходит не по магическим законам: в воде нет носителя информации или воображаемого робота, который расставляет эти капельки в нужные структуры".
Формы, которые принимает кластер, оптимальны с точки зрения физики пространства. Таким образом обеспечивается самая плотная упаковка и стабильная структура кластера. Поэтому эти формы воспроизводятся автоматически.
Кстати, на данный момент технология удержания и изучения микрокапель с возможностью формировать нужные кластеры существует только в Тюменском госуниверситете.
Статья с подробным описанием исследования опубликована в издании The Journal of Physical Chemistry Letters.
Добавим, что ранее мы рассказывали о новом рекорде левитации: физики подвесили в воздухе шарик для гольфа.
