Физики из Швейцарского федерального технологического института Лозанны (EPFL) впервые добились бесконечного подпрыгивания капли силиконового масла на твердой поверхности. Об этом стало известно из результатов исследования, опубликованного в Physical Review Letters.
Ученые использовали атомарно гладкую слюду, которую вибрировали с частотами до 180 циклов в секунду. При этом капля диаметром около 0,8 мм могла подпрыгивать десятки минут подряд без разрушения. «Самый длинный эксперимент был где-то около 20 минут», — отметил один из авторов исследования Джон Колински.
Ученые объяснили эффект тем, что вибрация подкачивает энергию в систему, поддерживая воздушный слой под каплей, который смягчает ее столкновение с поверхностью. При этом в зазоре под каплей размером менее микрометра почти нет молекул воздуха, что дополнительно усложняет физику явления. Настройка оборудования и оптимизация условий работы заняли несколько месяцев, а проведение полного эксперимента — около двух лет.
При повышении частоты вибрации выше 90 циклов в секунду подпрыгивание прекращается, и капля прилипает к поверхности, переключаясь между двумя устойчивыми формами.
Ранее подобные эффекты были зафиксированы лишь для капель на жидких поверхностях, где поведение объяснялось деформацией жидкости. По словам ученых, новый эксперимент показывает принципиально другой механизм, связанный с твердым гидрофильным основанием. По их мнению, это открывает возможности для бесконтактного управления микроскопическими объемами жидкости, что важно, например, в фармацевтике.
Исследователи также связывают результаты с аналогиями из квантовой механики. Обнаруженные сходства между движением капли и волновыми процессами в квантовой теории могут помочь понять микро- и наноуровень мира. При этом ученые предлагают поменять местами экспериментальные установки — попробовать подбрасывать твердые частицы слюды на жидкую поверхность. Это позволит лучше контролировать параметры и расширить квантовые модели.
Ранее Наука Mail писала, что канадские ученые реабилитировали животный белок.
