Senaste korrespondens i Naturmaterial av ett team av campusforskare svarar på en långvarig fråga som experimentfysikern Narayanan Menon säger är "en av de saker du borde kunna slå upp i en lärobok, en väldigt grundläggande fråga. Men när man tittar i litteraturen, det är förvirring, och det har pågått i decennier. Vårt arbete skriker inte "ny upptäckt, ' men denna grundläggande fråga är vad vi har klargjort."

Förutom Menon, teamet inkluderade teoretisk fysiker Benny Davidovitch, polymerforskaren Thomas Russell och en tidigare UMass postdoktoral fysikforskare, Deepak Kumar. Han ledde experimenten och analysen för rapporten och börjar nu som ny fakultetsmedlem vid Indian Institute of Technology, Delhi.

Menon förklarar, "Deepaks arbete inriktade sig på ett antagande som inte testats noggrant förrän nu, " säger han. "Ingen blev upprörd nog att ägna ett år åt att ta reda på det."

Medförfattare Davidovitch skriver att "den vetenskapliga frågan involverar ett mekaniskt svar av tennfilmer och filament vid vätskegränssnitt, som påverkas av elasto-kapillärspänningar." "Krinsen av saken här är det subtila sättet på vilket ytenergier från fasta-vätskegränssnitt kombineras för att generera spänningar i en fast kropp."

Att förtydliga, Menon förklarar, "Föreställ dig något lätt och flexibelt, den tunna filmen, flyter på ytan av vätska - ett löv, en flugas vinge, ett blomblad på en damm. Den kommer att sträcka ut och ligga platt, dras åt i gränssnittet där den nuddar vattnet. Du kan prova det i ditt kök med en plastbit i ett glas vatten."

Frågan är hur mycket den tunna filmen stressas, eller "spänd, ", tillägger han. "Det finns två svar som finns i litteraturen. Man säger att spänningen beror på vad vätskan är, den andra säger att det beror både på det och hur det fasta och vätskan interagerar. Båda antagandena kan inte vara korrekta, så vi var tvungna att gå till botten med det. Våra experiment visar utan tvekan att bara ett av dessa svar är rätt."

Kumars experiment avslöjade att interaktionen mellan fast och vätska - där en menisk, eller linsformad gränsyta bildas vid vätskeytan - "beror bara på vad vätskan är, inte på det fasta. Det spelar ingen roll, Menon rapporterar. "Till vissa människor, det kommer att vara djupt upprörande, men för andra kommer det att vara uppenbart. Det här är en sådan sak som du kan förvänta dig redan är känd."

Russell tillägger, "När Deepak drog en tunn film från ytan av en vätska och visade oss att meniskerna på den flytande sidan och den filmtäckta sidan var helt identiska, vi blev förvånade, men detta är ett otvetydigt bevis på ett antagande."

Davidovitch säger att det fanns ett behov av att reda ut detta eftersom "en nyligen ökad intresse för elasto-kapillärfenomen, där nanometriskt tunna fasta ämnen utnyttjar kapillärkrafter för att interagera på vätskeytor, " pågår inom mjuk robotik, läkemedelstillförsel och vävnadsteknik med responsiva ytor, bland andra områden. Forskare applicerar alltmer tunna beläggningar på ytor för biomedicinska eller materialtillämpningar där de vill ändra ytegenskaperna för att kontrollera funktionen.

Menon reflekterar över resultatet, "Det ser inte spektakulärt ut men det klarar upp något som har varit lerigt ett tag. Jag blir alltid glad när man kan göra något på ett enkelt sätt. Det uppmuntrande är att det finns många enkla saker att ta reda på inom vetenskapen. , vilket jag tycker är tillfredsställande. Du tror att det inte finns något utrymme kvar för enkla naiva frågor, men det är inte sant. Det här projektet var en trevlig påminnelse om det."