Процедура, описанная в последнем выпуске журнала Proceedings Национальной академии наук, сосредотачивается на создании капелек, которые являются смесью двух или больше несмешивающихся, или unmixable, жидкостей – в этом случае, нефть, вода и алкоголь. Эти капельки спонтанно de-соединение, чтобы сформировать многократные слои в образце, который независим от размера капельки – но зависит от скорости расслоения.
«Наше теоретическое понимание позволяет нам проектировать эмульсии, которые напоминают российских матрешек, затем чтобы высунуть их в пошаговом, или равномерно располагаемый, способ», объясняет Джесна Бруджик, преподаватель в Отделе Нью-Йоркского университета Физики и соответствующего автора. «Способность управлять этими жидкостями создает потенциал, чтобы продвинуть воду – и маслорастворимые лекарства».Другие соавторы газеты – Пепиджн Моермен, исследователь в Центре Нью-Йоркского университета Мягкого Исследования Вопроса во время исследования и теперь в Утрехтском университете Нидерландов, Эрике Вэнден-Эйджндене, преподавателе в Бегущем Институте Нью-Йоркского университета Математических Наук, и Пьере Оханберге*, почетный профессор в Отделе Нью-Йоркского университета Физики.Отделение жидкостей является сложным процессом, вовлеченным в организацию подотделений для клеток, и жизненно важно для создания известных продуктов, таков как фармацевтические препараты или косметика, которая состоит из эмульсий.
Однако развитие однородности формы и управление их движением представляют научные проблемы – жидкости расслоения обычно приводят к каплям всех форм, мало чем отличаясь, как капельки нефти распространялись во множестве форм и размеров в варочном котле воды.Чтобы обратиться к этим проблемам, исследователи поместили жидкости в ограниченную геометрию – капельку или тонкую солому – таким образом, что расслоение начинается на краю и размножается внутрь.
Когда волна расслоения проходит, жидкости, отдельные в полосы, длина которых зависит от скорости волны и время, которое требуется для процесса сегрегации. Оба этих параметра могут быть настроены в эксперименте, позволив исследователям проектировать внутреннюю структуру эмульсий.Теоретическая модель согласовывается с данными, ученые отмечают, и также правильно предсказывает целую жизнь каждого слоя, давая начало пошаговому выпуску внутренних капелек.Эта работа была поддержана Нью-Йоркским университетом Программа MRSEC Национального научного фонда (DMR-1420073).
*Hohenberg, который служил старшим вице-ректором Нью-Йоркского университета исследования с 2004 до 2010, прошел 15 декабря 2017.