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Wissenschaft

Seifenblasenwirbel stoppen - und warum

Seifenblasenwirbel stoppen - und warum

Seifenblasen haben uns immer mit Staunen erfüllt. Das rätselhafte Farbenspiel auf ihren Oberflächeneintrittskindern inspiriert Wissenschaftler dazu, die Kräfte zu erforschen, die in diesem atemberaubenden Mikrokosmos wirken. Von der Optik bis zur Fluiddynamik haben große Köpfe die chaotische Aktivität in diesem einfachen System seit Generationen untersucht. Jetzt kontrollieren Forscher der Stanford University diese Instabilitäten, was zu aufregenden Perspektiven in Bereichen von der Medizin bis zur Lebensmitteltechnologie führt.

[Bildquelle:Physikalische Überprüfungsflüssigkeiten]

Dieses atemberaubende Kaleidoskop der Farben ist größtenteils auf den Marangoni-Effekt zurückzuführen. Dieser Effekt wird durch die Bewegung von Grenzschichtmolekülen aus Bereichen mit niedriger bis hoher Oberflächenspannung verursacht. In einer Weltneuheit ist es dem Stanford-Forschungsteam gelungen, diese Ströme zu stoppen und sie näher zu untersuchen.

Professor Gerald Fuller, Mitverfasser der veröffentlichten Ergebnisse, sagte: „Wir konnten die Marangoni-Ströme tatsächlich stoppen. Verhaftet sie. Es war ein bemerkenswertes Phänomen und mit sehr feiner Kontrolle über diese Flüsse und diese Muster. '

[Bildquelle: Physikalische Überprüfungsflüssigkeiten]

Durch das wiederholte Anheben und Anhalten einer 1-Millimeter-Luftblase durch die Oberfläche einer Seifenlösung konnte das Team die vorherige Schicht von Marangoni-Flüssen auf der Oberfläche der Blase durch die Erzeugung einer neuen Schicht stoppen. Diese eingeschlossenen Strömungen werden mit dem Einfrieren einer krachenden Welle verglichen.

Der Hauptautor der Studie, Saad Bhamla, sagte: „Die Farben auf den Blasen geben die Dicke des Films an. Sie haben also diese Täler und Hügel, die sich in einem geometrisch frustrierten Zustand befinden, auf einer Oberfläche, die selbst kurzlebig ist. Eine interessante Frage ist, warum Sie das überhaupt können. '

Einfache, kostengünstige Analoga für komplexere Systeme werden in der Forschungsgemeinschaft hoch geschätzt. Blasen sind ein hervorragendes Beispiel für ein einfach zu manipulierendes Modell mit wunderbarem Experimentierspielraum. Bhamla erklärte:

„Man erwartet fast, dass alltägliche Dinge - Alltagsgegenstände, einfache Dinge - herausgefunden werden. Sie halten es für selbstverständlich. Wenn Sie die Frage "Warum?" Stellen, können selbst die einfachsten Dinge viel über sie herausfinden, weil wir heute bessere Werkzeuge haben, wir haben heute bessere Techniken. "

Von Newtons Studium der Optik bis zu de Gennes 'Nobelpreis für Physikvorträge von 1991 haben Blasen in unzähligen wissenschaftlichen Studienbereichen eine Rolle gespielt. Aufbauend auf ihren früheren Arbeiten zur Verwendung von Tensiden in der Medizin untersucht das Team Anwendungen, die so vielfältig sind wie die Qualität von Bierschaum, die Öl-Wasser-Trennung und unerwünschte Blasen in Arzneimittelformulierungen.

"Wenn Sie die Verbreitung von Tensidschäumen in Lebensmitteln und in persönlichen Produkten schätzen, erkennen Sie, dass die Lebensdauer dieser Systeme verstanden werden muss", sagte Fuller.

Dieses Video wurde mit dem Milton Van Dyke Award der American Physical Society ausgezeichnet und zeigt die Schönheit immobilisierter Wellen auf der Oberfläche einer Blase:

Lesen Sie hier das Forschungspapier des Teams.

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Via: Stanford

Geschrieben von Jody Binns


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