Физики разобрались с распространением жидкости в пористом стекле

Распространение жидкости в пористом материале. Иллюстрация авторов исследования.

Группа ученых из Германии, Польши и Чили предложила модель распространения жидкости в пористом стекле с порами нанометрового диаметра. По словам ученых, распространение по разным капиллярам оказывается практически независимым. Статья ученых появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В пористых материалах (ученые называют их пористой матрицей) жидкость поднимается вверх по порам благодаря силам поверхностного натяжения. При этом, когда длины отдельных пор сравнимы с их диаметром, уровень жидкости в разных каналах оказывается согласован – своего рода фронт распространения задает непрерывную поверхность. Таким образом, например, намокает бумага и песок.

В рамках новой работы ученые рассматривали распространение жидкости в промышленно производимом пористом стекле марки Vycor. Диаметры пор в образцах составляли около 4 нанометров, при суммарной длине до нескольких миллиметров. В результате ученым удалось обнаружить, что

жидкость в разных порах распространяется независимо, поэтому никакой поверхности распространения нет.

В общем случае основным параметром динамики распространения оказалось соотношение между длиной и шириной пор. И ... Читать дальше »

Предложен способ создания «четырёхмерного» кристалла

В последние десятилетия были разработаны материалы, моделирующие простые нульмерные (фуллерен), одномерные (нанотрубки) и двумерные (графен) поверхности. Ну а трёхмерные кристаллы — это, понятно, наше всё. Но вот фундаментальный вопрос: можем ли мы создать материалы, по своей геометрии моделирующие четырёхмерные объекты?

Вопрос не праздный: материалы, моделирующие нетрёхмерные объекты, уже позволили добиться весьма необычных результатов в целом ряде областей.

Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек (Frank Wilczek) и его коллега Альфред Шапир (Al Shapere) попытались ответить на этот вопрос через построение теоретической модели четырёхмерного кристалла. Кристалл становится таковым, когда температура образующего вещества, постепенно снижаясь, доводит систему до минимально возможного энергетического состояния. Как только это происходит, симметрия структуры вещества ломается. Вместо однородной аморфной возникают кристаллические структуры, в которых атомы и молекулы ориентированы исключительно одинаково в определённых направлениях и только в одном кристалле. Для многих из них характерна анизотропия, то есть зависимость их свойств от направления, тогда как в изотропных веществах — большинстве газов, жидкостей, аморфных твёрдых тел — ничего такого нет.

Рис. 1. Возможная структура ... Читать дальше »