Ett team av fysiker vid University of California i Santa Barbara har upptäckt en del av dynamiken involverad med aktiva vätskeytor på mikroskopisk nivå när energi tillsätts. I deras artikel publicerad i tidskriften Science , beskriver gruppen hur de använde höghastighetskameror för att fånga händelserna när de aktiverade blandade vätskor genom att lägga till en energikälla. Jérémie Palacci med Institute of Science and Technology Österrike har publicerat ett Perspective-stycke i samma tidskriftsnummer som beskriver vikten av deras arbete.

Som Palacci noterar, när vissa vätskor blandas, såsom alkohol och fruktjuice, förblir de blandade. Och när andra blandas, som olja och vinäger, separeras de snart tills någon slags energikälla (som skakning) tvingar dem samman igen. I denna nya ansträngning noterade forskarna att lite arbete har gjorts med att undersöka egenskaperna hos vätskor när de blandar (eller upplöser) på mikronivå och ger sig själva uppgiften att lära sig mer.

Arbetet gick ut på att placera två typer av vätskor tillsammans och studera hur de betedde sig när de tvingades ihop. Mer specifikt kombinerade de poly(etylenglykol) även känd som PEG, med dextran, som är ett sackarosextrakt. När de blandas i typiska miljöer separeras de två, men inte som olja och vinäger:Istället bildas droppar av PEG som svävar eller flyter i dextranet. Forskarna valde de två vätskorna eftersom de båda har mycket låga ytspänningar vilket gör det lättare att studera hur de reagerar på varandra. I experiment med de två vätskorna tillsatte forskarna ibland kinesin, ett protein som hjälpte de två vätskorna att binda till varandra.

För att lära sig mer om beteendet hos de två vätskorna när en energikälla tillsattes (skakade) placerade forskarna dem i mikrotubuli - på så sätt kunde de se vad som hände tydligare.

Forskarna observerade att skakning skapade kaotiska flöden. I blandningar utan tillsats av kinesin bildades dropparna långsamt - tillsats av kinesin påskyndade processen. Och när de tillsatte mycket kinesin blev dropparna animerade, sammansmältade kontinuerligt och gick sedan isär igen. Forskarna noterade att de i gränssnittet mellan vätskorna kunde se böljande vågor utan behov av ett mikroskop. De fann också att den flytande blandningen ibland blev så animerad att den faktiskt klättrade lite på mikrotubuliernas väggar.

Forskarna föreslår att det finns egenskaper hos kombinerade vätskor som fortfarande är okända och att fortsatta studier kan leda till en bättre förståelse av vätsketillämpningar. + Utforska vidare

Forskning gör fysiken kring glasbildning tydligare

© 2022 Science X Network