Капли воды не особенно поражают воображение – но если заснять их скоростной камерой высокого разрешения, крошечные объекты принимают самые странные формы, а изучение их поведения приведет к прогрессу в самых разных сферах – от технологий печати до микрогидродинамики.
Ученые из Корнельского университета опубликовали «фотоальбом» с 30 снимками «поз», которые колеблющаяся капля может принять, проходя сквозь квадрат нанорешетки (с отверстиями шириной в 50 микрон), сообщает Nature World News.
«Самое необычное в этом исследовании – высокое качество изображений. Мы создали платформу визуализации, с помощью которой можно смотреть на каплю сверху – это точка обзора позволяет наилучшим образом увидеть ее характерные формы», – рассказывает Сюзен Дэниел (Susan Daniel), ведущий автор исследования, адъюнкт-профессор химических и биомолекулярных технологий.
Платформа была удачно названа «Omniview» («Всевидец») – она дает фотографировать воду с различных углов, пропуская свет сквозь ячейки решетки. Поверхность капли преломляет свет – это видится как оптическая деформация ячеек и фиксируется высокоскоростной камерой.
Исследователи также генерировали колебания капель на различных частотах. Оказалось, что определенные частоты соответствуют форме капли определенного размера – такое же соответствие между частотами и длиной струны имеют место и в музыке. Еще одно наблюдение: при одной и той же частоте возбуждения молекулы некоторые капли принимают множество различных форм – возможно, это похоже на два различных энергетических состояния, наблюдаемых одновременно в возбужденной молекуле.
«Без скоростной визуализации, мы не смогли бы узнать об этих формах поведения капель», – рассказывает Дэниел.
Несколько слов о сферах применения полученных данных. НАСА, к примеру, интересуется движением капель воды по поверхности в условиях пониженной гравитации. А в высококачественной печати распространение капель по поверхности определяет разрешение картинки.
{youtube}o4B-rVR7jjU{/youtube}
Данные исследования представлены в журнале Physical Review E.