Vyřešte tajemství ostrých kapiček

Fotografický kredit: Leiden University

Určitý typ olejové kapičky mění tvar, jak se ochlazuje a zmenšuje: od sférického přes dvacetistěnný až po plochý šestihranný. Dvě konkurenční teorie to nedokázaly plně vysvětlit, ale nyní záhadu řeší fyzický ověřovací dopis od Iretha Garcíi-Aguilara a Lucy Giomiho.

Byl to náhodný objev. Bulharští vědci na univerzitě v Sofii studovali malé olejnaté kapičky alkanů ve vodě, které byly stabilizovány molekulami povrchově aktivních látek podobných mýdlu. „Jsou podobné kapičkám emulze v majonéze,“ říká Luca Giomi, „a jsou také uzavřeny ve zmrazené monovrstvě molekul alkanu a povrchově aktivních látek.“

Když si s nimi Bulharové pohráli, uvědomili si, že se děje něco zvláštního. Když byla teplota snížena, kapičky se změnily z běžných sférických tvarů na podivné krystalické dvacetistěnné tvary. Za ještě nižších teplot se proměnily ve čtyřstranné diamanty nebo šestiúhelníky s rostoucími chapadly v rozích.

Přibližně ve stejnou dobu učinila podobná pozorování další skupina na izraelské univerzitě Bar Ilan v čele s Eli Sloutskin, spoluautorem tohoto dopisu, a také zjistila, že malé kapičky budou tvarovány spíše než velké kapičky, které se budou měnit.

Šestihranné kapalné kapky

Šestihranné kapalné kapky. Fotografický kredit: N Denkov a kol. Nature 1-4 (2015) doi: 10,1038 / nature16189

Exotický

„Je to inspirativní, velmi exotické a něco, co byste nečekali,“ říká Giomi. Typicky jsou velké, pružné listy více ochablé a více zvlněné než malé. “Můžete to zkontrolovat přidržením listu papíru na jedné straně: list A4 se okamžitě ohne pod svou vlastní hmotností, ale menší list, jako je razítko, zůstane rovný.” Čím větší je plech, tím vyšší je točivý moment, tím snáze se ohýbá. “

Samotná skupina na univerzitě v Sofii přišla s teorií, že hrany způsobuje speciální tenká vrstva pod vrstvou povrchově aktivní látky. “Později podrobné snímky mikroskopů ze Sloutskinovy ​​laboratoře takovou vrstvu neviděli,” říká Giomi.

Aby vysvětlili tvarové transformace a anomální závislost na velikosti, museli leidenští fyzici do svého modelu zahrnout čtyři různé komponenty: povrchové napětí, gravitaci, defekty a spontánní zakřivení. Posledně jmenovaný je účinek tvaru molekul, které tvoří pevnou vrstvu. Když jsou dlouhé molekuly jako zápalky naskládány do krabice, rozhraní je ploché, ale když je jeden z konců molekul tlustší než druhý, výsledná membrána může mít výhodné zakřivení.

Zvláštní chapadla

Zatímco vady a gravitace mají sklon kapky ohýbat, povrchové napětí má tendenci obnovit sférický tvar. Se spontánním zakřivením se však tento efekt zeslabuje, jak se kapičky zmenšují, takže malé kapičky jsou náchylné k fazetování. To vysvětluje záhadné chování, které vědci píší v článku Dopisy o fyzickém vyšetření.

Je však třeba ještě vysvětlit jednu věc: podivná chapadla, která se vyvíjejí při nejnižších teplotách. „Ale máme nápady,“ říká Giomi.

Dodává, že tento typ výzkumu je zásadní a zvědavý. Chování živých buněk je však vždy inspirací. „Biologické buňky mají mimořádnou schopnost měnit tvar za různých okolností.“

Jedním z výzkumných témat Giomi je, jak se rakovinným buňkám podaří oddělit hlavní nádor a migrovat do smrtících metastáz v těle. Giomi: „K tomu musí rakovinné buňky zažít dramatické změny tvaru.“ Pochopení toho, jak jednoduché objekty o velikosti mikronů mohou samostatně upravovat svůj tvar, může být rozhodující pro dešifrování těchto procesů.

Odkaz: „Facetování a zploštění kapiček emulze: mechanický model“ autorů Ireth García-Aguilar, Piermarco Fonda, Eli Sloutskin a Luca Giomi, 21. ledna 2021, Dopisy o fyzickém vyšetření.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.038001

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.