2 つの液体の蒸発混合物が催眠術のようなデザインを生み出す

イソプロパノールやエチレングリコール (図参照) など、表面張力の異なる液体を含む液滴は、蒸発するにつれて複雑なパターンに咲きます。

AP Mouat 他/Physical Review Letters 2020

マリア・テミング著

2020年3月2日午前6時

小さな粒子を含む液体が蒸発すると、コーヒーリングやウィスキーのウェブのような指紋が残ります (SN: 10/31/19)。 しかし、他の液体と混合した液体は、独自の明確な残留パターンを残します。

2つの流体を含む蒸発する液滴は、混合物中の液体に応じて、指のような突起や端の周りに小さな液滴の連鎖を生み出す可能性があると研究者らが2月14日のPhysicalReview Lettersで報告した。 研究者らは、エチレングリコールと呼ばれる不凍液成分かドデカンと呼ばれる別の化学物質を混合した消毒用アルコールの成分であるイソプロパノールの液滴を使用して、これらの現象をビデオで撮影した。 同様のパターンは、他の蒸発流体混合物にも現れます。

研究者らは、エチレングリコールまたはドデカンのいずれかと混合したイソプロパノールの 1 マイクロリットルの滴を滑らかな表面に配置しました。 各滴が広がるにつれて、イソプロパノールは水たまりが最も薄い端で急速に蒸発し、水たまりの周囲に高濃度のエチレングリコールまたはドデカンが残りました。

その膨張した縁は最終的に砕け、小さな水滴の輪になった。 エチレングリコールを含むプールでは、それらの液滴が外側に伸びて指のような突起が形成されました。 ドデカンを含むプールでは、液滴が水たまりの周りにビーズのネックレスを形成しました。

水たまりのエッジパターンの違いは、液体の表面張力の違い、つまり液体の表面上の分子が互いにどれだけしっかりとくっついているかによって生じました (SN: 12/6/18)。 液体は、分子が互いに強く引っ張り合う表面張力のより高い領域に向かって流れる傾向があります。 「綱引きを考えてみてください」と共著者でアトランタのエモリー大学の物理学者ジャスティン・バートンは言う。 「一方の表面張力が高いと…一方の綱引きチームがもう一方のチームよりも強くなり、すべてがその方向に動き始めます。」

エチレングリコールの表面張力はイソプロパノールの約 2.2 倍です。 その結果、蒸発する水たまりの縁の周囲にあるエチレングリコールを多く含む液滴が、プールの中心から外側に向かって流体を引きずり、指のような突起を形成します。一方、ドデカンの表面張力はイソプロパノールの表面張力に匹敵します。 したがって、ドデカンを含む水たまりの縁の周りの水滴はそのまま残ります。

この記事に関するご質問やコメントはありますか? まで電子メールでご連絡ください。 再版に関するよくある質問

AP ムーアら。 揮発性液体混合物における接触線のダイナミクスと堆積パターンを調整します。 物理的なレビューレター。 Vol. 124、2020 年 2 月 14 日。doi:10.1103/PhysRevLett.124.064502。

以前はサイエンス ニュースで物理科学のスタッフ ライターを務めていたマリア テミングは、現在はサイエンス ニュース エクスプロアーズの副編集長です。 彼女は物理学と英語で学士号を取得し、サイエンスライティングで修士号を取得しています。

私たちの使命は、正確で魅力的な科学ニュースを一般の人々に提供することです。 その使命が今日ほど重要になったことはありません。

非営利の報道機関として、私たちは皆様なしでは成り立ちません。

皆様のご支援により、当社のコンテンツを無料で維持し、次世代の科学者やエンジニアがアクセスできるようにすることができます。 今すぐ寄付して、質の高い科学ジャーナリズムに投資してください。