Процедура, описанная в последнем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, сосредоточена на создании капель, которые представляют собой смесь двух или более несмешиваемых или несмешиваемых жидкостей — в данном случае масла, воды и спирта. . Эти капли самопроизвольно расслаиваются, образуя несколько слоев в узоре, который не зависит от размера капли, но зависит от скорости рассмешивания.«Наше теоретическое понимание позволяет нам создавать эмульсии, которые напоминают русских матрешек, а затем выталкивать их ступенчато или равномерно», — объясняет Ясна Бружич, профессор факультета физики Нью-Йоркского университета и автор соответствующей переписки. . «Возможность манипулировать этими жидкостями создает потенциал для продвижения водорастворимых и маслосодержащих лекарств».
Другими соавторами статьи являются Пепейн Моэрман, научный сотрудник Центра исследований мягкой материи Нью-Йоркского университета на момент исследования, а сейчас работает в Утрехтском университете Нидерландов, Эрик Ванден-Эйнден, профессор Института математических наук Куранта Нью-Йоркского университета, и Пьер Хоэнберг *, почетный профессор физического факультета Нью-Йоркского университета.Разделение жидкостей — это сложный процесс, связанный с организацией субкомпонентов клеток, и он жизненно важен для создания хорошо известных продуктов, таких как фармацевтические препараты или косметика, которые состоят из эмульсий.Однако достижение однородности формы и управление их движением представляют собой научные проблемы — рассредоточение жидкостей обычно приводит к появлению капель всех форм, мало чем отличаясь от того, как капли масла растекаются в различных формах и размерах в кипящей воде.Чтобы решить эти проблемы, исследователи поместили жидкости в ограниченную геометрию — каплю или тонкую соломинку — так, чтобы рассмешивание начиналось на краю и распространялось внутрь.
По мере прохождения волны рассредоточения жидкости разделяются на полосы, длина которых зависит от скорости волны и времени, необходимого для процесса сегрегации. Оба эти параметра можно настраивать в ходе эксперимента, что позволяет исследователям проектировать внутреннюю структуру эмульсий.Ученые отмечают, что теоретическая модель согласуется с данными, а также правильно предсказывает время жизни каждого слоя, что приводит к постепенному высвобождению внутренних капель.
Работа поддержана программой NYU MRSEC Национального научного фонда (DMR-1420073).* Хоэнберг, который занимал должность старшего вице-проректора по исследованиям Нью-Йоркского университета с 2004 по 2010 год, скончался 15 декабря 2017 года.