Gli scienziati hanno rivelato i precisi meccanismi molecolari che causano la combinazione di gocce di liquido, in una scoperta che potrebbe avere una gamma di applicazioni.

Approfondimenti su come si fondono le goccioline potrebbero aiutare a rendere le tecnologie di stampa 3D più accurate e possono aiutare a migliorare la previsione di temporali e altri eventi meteorologici, lo studio suggerisce.

Interazioni simulate

Un team di ricercatori delle università di Edimburgo e Warwick ha eseguito simulazioni molecolari su un supercomputer per analizzare le interazioni tra minuscole increspature che si formano sulla superficie delle goccioline.

Queste increspature – note come onde termiche-capillari – sono troppo piccole per essere rilevate ad occhio nudo o utilizzando le tecniche sperimentali più avanzate.

I ricercatori hanno scoperto che queste minuscole onde attraversano il divario tra le goccioline vicine e creano il primo contatto tra di loro.

Una volta che le gocce si sono toccate, molecole liquide avvicinano le due superfici come la cerniera di una giacca, dice la squadra. Questo porta alla completa fusione delle goccioline.

Comportamento liquido

Lo studio delle dinamiche di fusione delle goccioline potrebbe aiutare a migliorare la comprensione delle condizioni che causano la formazione di gocce di pioggia nello sviluppo di nubi temporalesche, dice la squadra.

Il team ha utilizzato il servizio di supercalcolo nazionale ARCHER UK, gestito da EPCC, la struttura di calcolo ad alte prestazioni dell'Università – per eseguire le loro simulazioni.

Questi hanno utilizzato migliaia di processori per modellare le interazioni tra quasi cinque milioni di atomi.

La ricerca, pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , è stato sostenuto dall'Engineering and Physical Sciences Research Council.

"Ora abbiamo una buona comprensione di come le goccioline si combinano a livello molecolare. Queste intuizioni, combinato con le conoscenze esistenti, può consentirci di comprendere meglio la crescita e lo sviluppo delle gocce di pioggia nei temporali, o migliorare la qualità delle tecnologie di stampa. La ricerca potrebbe anche aiutare nella progettazione di sistemi di raffreddamento a liquido di nuova generazione per la nuova elettronica ad alta potenza, "dice Sreehari Perumanath, Scuola di Ingegneria, Università di Edimburgo.

"Il quadro teorico sviluppato per le onde su goccioline su nanoscala ci ha permesso di comprendere i notevoli dati di simulazione molecolare di Edimburgo. Criticamente, la nuova teoria ci consente di prevedere il comportamento di goccioline su scala ingegneristica più grandi, che sono troppo grandi anche per essere catturati da ARCHER, e consentire nuove scoperte sperimentali, "dice il dottor James Sprittles, Istituto di matematica, Università di Warwick.