Физики выявили механизм трансформации жидких микрокапель в звездообразные структуры
Группафизиков под руководством Катрин Килье из Университета Гренобль-Альпы (Франция)и Эли Слоуцкина из Университета Бар-Илан (Израиль) проанализировала поведениемикроскопических масляных капель в жидкости с добавлениемповерхностно-активного вещества (мыльного раствора). В статье, опубликованной вжурнале Physical Review Letters, авторы использовали компьютерноемоделирование и аналитические расчеты, чтобы объяснить, как капли диаметром внесколько десятков микрометров способны обратимо менять свою геометрию принагревании и охлаждении.
Механизмтрансформации связан с физическими свойствами поверхности капли. Приопределенных условиях на границе масла и раствора формируется двумерная (2D)кристаллическая оболочка. Исследование показало, что поверхностное натяжениеэтой оболочки напрямую зависит от температуры. Стремясь минимизироватьповерхностную энергию, капля деформируется. Ранее предполагалось, что сменаформы происходит из-за слияния так называемых «дефектов» (точек нарушениякристаллической решетки на вершинах фигуры). Однако новые данные показали, чтодефекты остаются неподвижными, а звездообразная форма достигается за счетобразования микроскопических складок на поверхности — процесс, схожий снадуванием шестиугольного воздушного шара, на боках которого появляютсявмятины.
По словамавторов работы, данный процесс носит полностью обратимый характер: приизменении температуры капля превращается из шестиугольной «подушки» в звезду иобратно. Изучение упругих свойств изогнутых 2D-кристаллов имеет значение дляпонимания реакций структур на механические напряжения. Исследователи отмечают,что подобные механические ограничения встречаются в биологических системах —например, в клеточных мембранах и белковых оболочках вирусов. В перспективеизученные микрокапли могут послужить моделями для биологических исследований, атакже найти применение в разработке новых материалов с заданными оптическимиили электронными свойствами.
Источник:Physics
