Per molto tempo, si riteneva che lo stato liquido delle sostanze pure fosse uno stato continuo in cui gli atomi o le molecole componenti sono tutti equivalenti. Però, ora è stato ampiamente dimostrato che ci possono essere più fasi all'interno dei liquidi, anche quelli contenenti un solo componente. Capire cosa provoca il passaggio dei componenti dei liquidi da uno stato all'altro è attualmente un argomento di particolare interesse. I ricercatori dell'Istituto di scienze industriali dell'Università di Tokyo hanno ampliato la comprensione del comportamento dei liquidi descrivendo il ruolo dell'idrodinamica in queste transizioni. I loro risultati sono pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) .

Sono stati compiuti progressi significativi nello studio sperimentale delle transizioni liquido-liquido (LLT) tra diverse fasi liquide nello stesso sistema, concentrandosi su casi particolari in cui la cinetica è lenta, portando a una facile misurazione. Però, acquisire una comprensione teorica di ciò che sta accadendo in LLT a livello microscopico rimane impegnativo a causa della complessità dei sistemi a molti corpi.

Un fattore intrinseco nel comportamento dei liquidi è l'idrodinamica:il flusso dei liquidi in movimento; però, il suo ruolo in LLT deve ancora essere considerato a causa delle sfide di modellazione coinvolte. Ora, i ricercatori hanno ideato un modello basato su due fattori che descrivono l'ordinamento del liquido; la densità, e l'organizzazione locale degli atomi liquidi o delle molecole in un punto particolare.

"Il nostro modello di tipo Ginzburg-Landau valuta il sistema utilizzando due parametri di ordine:uno che è conservato, la densità, e uno che non lo è, l'ordine strutturale locale, L'autore principale dello studio Kyohei Takae spiega. "Quello che abbiamo scoperto è che la crescita del dominio liquido che abbiamo studiato è stata influenzata da cambiamenti di densità che causano fluttuazioni idrodinamiche".

È stato dimostrato che quando la densità cambia a causa della transizione di fase, il flusso idrodinamico viene indotto portando a cambiamenti sia nel tasso di crescita del dominio che nell'interazione a lungo raggio tra i domini. L'interazione idrodinamica si è quindi rivelata fondamentale per l'LLT e per l'evoluzione e la cinetica del modello.

"Ottenere una conoscenza approfondita dei liquidi a livello microscopico è fondamentale per le nostre conoscenze fondamentali, e ci auguriamo che possa aiutare anche a ottimizzare i processi industriali, " Spiega l'autore dello studio Hajime Tanaka. "Rivelando il ruolo dell'idrodinamica nella LLT ci aspettiamo di accelerare le future indagini sui sistemi dinamicamente perturbati, come quelli sotto flusso applicato esternamente."

L'articolo, "Ruolo dell'idrodinamica nella transizione liquido-liquido di una sostanza monocomponente, " è stato pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).