Un gruppo di ricerca guidato da Hyoungsoo Kim, un professore di ingegneria meccanica presso KAIST, riuscito a quantificare il fenomeno chiamato, l'effetto Marangoni, che si verifica all'interfaccia tra alcol e acqua. Si prevede che questa scoperta sarà una risorsa preziosa utilizzata per rimuovere efficacemente le impurità da un fluido superficiale senza alcuna contaminazione, e lo sviluppo di materiali che possono sostituire i tensioattivi.

Questa ricerca, co-condotto con un gruppo di ricerca guidato dal professor Howard A. Stone presso la Princeton University, è stato pubblicato online in Fisica della natura il 31 luglio.

L'effetto Marangoni, noto anche come lacrime di vino, si genera quando due fluidi aventi una diversa tensione superficiale si incontrano, causando un mescolamento finito, tempo di diffusione e scala di lunghezza. Tipicamente, la gente crede che liquidi infinitamente miscibili si mescolino immediatamente; però, non è sempre vero secondo questo documento.

La tipica tensione superficiale dell'alcol è tre volte inferiore a quella dell'acqua, e questa diversa tensione superficiale genera il flusso convettivo guidato da Marangoni all'interfaccia dei due liquidi. Inoltre, c'è una certa quantità di tempo necessaria per mescolarli.

Questo fenomeno è stato discusso molte volte da quando è stato scoperto all'inizio del XX secolo, eppure c'era un limite a quantificarlo e spiegarlo.

Professor Kim, considerando il meccanismo di miscelazione e diffusione, ha utilizzato varie tecniche e attrezzature di visualizzazione del flusso per catturare immagini ad alta velocità nel suo esperimento.

Attraverso i metodi di visualizzazione del flusso, il team è riuscito a quantificare e spiegare il complesso, fenomeno fisico-chimico generato tra acqua e alcol. Inoltre, hanno sviluppato un modello teorico per prevedere i fenomeni idrodinamici fisico-chimici.

Il modello teorico può prevedere la velocità del flusso convettivo guidato da Marangoni, l'area di una goccia di alcol e il tempo necessario per sviluppare il campo di flusso. Quindi, questo modello può mappare tipi di materiali (ad es. alcol) e il volume di una goccia di liquido, se applicabile a una situazione specifica.

Inoltre, il team di ricerca ritiene che il flusso interfacciale consenta la guida di flussi di massa e che possa essere una fonte di tecnologia per erogare efficacemente farmaci e rimuovere le impurità da una superficie di sostanza senza causare contaminazioni secondarie.

Soprattutto, i risultati mostrano la possibilità di sostituire il tensioattivo con l'alcol come materiale utilizzato per la somministrazione di farmaci. In caso di somministrazione del farmaco, alcuni farmaci sono incapsulati con un tensioattivo per essere efficacemente trasportati in vivo; però, il tensioattivo si accumula nel corpo, che può causare vari effetti collaterali, come le malattie cardiache. Perciò, l'utilizzo di nuovi materiali come l'alcol per la somministrazione dei farmaci contribuirà a prevenire gli effetti collaterali causati dal tensioattivo.

"Il tensioattivo viene utilizzato per la somministrazione di farmaci, ma è difficile essere espulsi dal corpo. Ciò causerà vari effetti collaterali, come le malattie cardiache nei pazienti asmatici, " ha detto il professor Kim. "Spero che utilizzando nuovi materiali, come l'alcol, libererà le persone da questi effetti collaterali".