Капельки жидкости принимают сложные формы и ведут себя по-разному, каждая с особым резонансом, как барабанная палочка или скрипичная струна, в зависимости от сложной взаимосвязи жидкости, твердого тела, на которое она приземляется, и газа, окружающего ее.
Движения капель имеют последствия для всего: от производства кремниевых чипов до измерения жидкостей тела, но до сих пор не было возможности классифицировать их движение.
Команда под руководством Пола Стина, профессора Максвелла М. Апсона в области инженерии, создала периодическую таблицу движений капель, частично вдохновленную параллелями между симметриями атомных орбиталей, которые определяют положение элементов в классической периодической таблице, и энергиями, которые определяют формы капель.
Группа ученых также разработала спектрометр смачиваемости, чтобы измерить легкость, с которой капли продвигаются или отступают по поверхности. В декабре астронавты на Международной космической станции планируют проверить результаты ученых по смачиваемости, чтобы оценить, как капли ведут себя и взаимодействуют на опоре.
Когда вы уменьшаете гравитацию, как это происходит на космической станции, это заставляет вещи выглядеть больше. Это, по сути, микроскоп для возможности просмотра вещей в небольшом масштабе.
Что еще более важно, по словам ученых, она также изменяет временную шкалу, замедляя время, поэтому можно увидеть эти движения с резолюциями, которые было бы очень сложно увидеть на Земле. Вместе взятые, малые и быстрые на Земле становятся большими и медленными в пространстве.
Исследователи заметили сходство уравнения капельки с уравнением Шредингера, также уравнением в частных производных, которое описывает волновые движения. Это дало им идею использовать классическую периодическую таблицу для организации форм и частот решений.
Ученые говорят, что этот порядок очень похож на периодическую таблицу химических элементов. Это переход от высокой энергии к низкой энергии, слева направо, сверху вниз.
Они также увидели, что движения капли могут быть классифицированы по их характерной форме симметрии. Например, капли, которые образуют звездообразную форму с пятью точками, будут находиться в одной группе.
Ученые называют их элементами движения. Каждый элемент движения в новой таблице может иметь бесконечное количество записей, в зависимости от нескольких переменных классифицирует один режим движения капли. Можно использовать их комбинации, чтобы понять движения молекулы.
В ходе исследования специалисты обнаружили первые 35 предсказанных элементов движения для капель воды, вибрирующих на поверхности с углом контакта около 60 градусов.
Потенциальные приложения для этой периодической таблицы, которые могли бы помочь исследователям понять, откуда берется капля, могут помочь в криминалистике на месте преступления. Аналитики могли бы применить классификацию таблицы к крови и соответствующей поверхности, чтобы определить задействованные энергии, а затем лучше определить, что могло вызвать определенные модели брызг.
Так же, как и классическая периодическая таблица, таблица капель имеет неровности в своем порядке. Эти неровности начинают подсказывать, как капельки могут вести себя в другой вселенной с различными химическими свойствами. По словам специалистов, это самая спекулятивная сторона этого.
