Российские физики научились контролировать левитирующие капли

Изображение: Александр Федорец / YouTube

Ученые из Тюменского государственного университета научились контролировать капельные кластеры, которые парят над поверхностью воды. По словам ученых, это позволит исследовать химические процессы, которые происходят в очень маленьких объемах жидкости.

Капельный кластер — это скопление очень маленьких капель, диаметром около 1/20 миллиметра, которые возникают при испарении воды и левитируют над ее поверхностью на высоте, примерно равной диаметру капель. При этом микрокапли выстраиваются в однослойную шестиугольную структуру, образуя «плоский туман». Такая форма кластера возникает, возможно, из-за взаимодействия электрических зарядов капель между собой. Впервые капельный кластер создали российские ученые в 2004 году.

В новом исследовании ученые из ТюмГУ использовали для нагрева воды лазер, а для контроля капель — инфракрасное излучение. Воду на подложке из ситаллового стекла (более гладкого, чем обычное) нагревали снизу лазером, она испарялась, и над ее поверхностью образовывался слой капель около 35 микрометров диаметром.

Ученые направили на капли инфракрасные лучи и обнаружили, что с их помощью можно менять размер капель: без облучения капли растут, а под действием ИК-лучей уменьшаются.

Как говорят исследователи, теперь можно создавать и контролировать левитирующие структуры из микрокапель.

Капельные кластеры нужны для исследований процессов, которые происходят в воздушных взвесях, например в испарениях загрязняющих веществ или химических удобрений, которые распыляют в полях. По словам ученых, это важно, так как в маленьких объемах капель химические процессы идут совсем не так, как в больших. «Можно взять каплю, поместить туда интересующее нас химическое соединение и детально узнать что с ним происходит в отдельной микрокапле. Это дает принципиально новые возможности для исследований, например, аэрозолей, которые образуются при распылении пестицидов», — приводит пресс-релиз ТюмГУ слова автора исследования Александра Федорца. По словам ученого, капельные кластеры могут помочь и в исследованиях биохимических процессов, происходящих в клетках.

Исследование опубликовано в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer.

О том, как при падении капель на землю образуются воздушные взвеси-аэрозоли, и при чем здесь запах дождя — читайте в материале «Чердака».