Mikroreologija: lipni problema | NPP Azijos medžiagos

Mikroreologija: lipni problema | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Paprastas naujas optinio gaudymo spąstais eksperimentas demonstruoja sudėtingus procesus, susijusius su daiktų sujungimu.

Mumbajuje esančio Tata fundamentinių tyrimų instituto (TIFR) 1 tyrėjai pasitelkė optinį spąstus, norėdami stebėti, kaip mažos dalelės prilimpa prie stiklo plokštės. Jų eksperimentas parodo didelius kietų ir minkštų dalelių lipnumo mechanizmų skirtumus.

„Dviejų dalykų sujungimas yra visur paplitęs reiškinys, tačiau jis stebėtinai sudėtingas“, - sako tyrėjas Sabyasachi (Shobo) Bhattacharya. „Mes norėjome sukurti paprastą eksperimentinį tokio sudėtingo elgesio modelį.“ Bhattacharya kolegos Prerna Sharma, abiturientai, ir Shankar Ghosh, TIFR fakulteto narys, pakabino kietą silicio dioksido rutulį ir minkštą polistireno sferą - tiek vieno mikrometro spinduliu. - druskos tirpale ir laikydami juos „optinio žnyplės“ lazerio gaudyklėje (1 pav.).

Image

1 pav. Eksperimentinis nustatymas, skirtas polistireno dalelių prilipimui prie stiklo plokštės išmatuoti. Dalelė buvo laikoma optiniu pincetu druskos tirpale, po to stiklinė plokštelė, naudojant pjezoelektrinį skaitytuvą, buvo perkelta z kryptimi dalelės link. Polimerų sruogos dalelėse užtruko keletą minučių, kad susitvarkytų į geriausią lipnią konfigūraciją. Tyrėjai daugiau sužinojo apie šį „viskoelastinį“ atsaką stebėdami dalelių judėjimą, kai plokštelė buvo pakratyta sinusoidiniu judesiu xy plokštumoje. Autorių teisės © Sabyasachi Bhattacharya 2008

„Optinis spąstai yra subtilus ir gražus būdas dalelę laikyti vietoje“, - sako Bhattacharya. „Dalelė neišbėga, tačiau ją gali sutrikdyti mažos jėgos, kurias galime išmatuoti“.

Stiklinė plokštė buvo perkelta į rutulius, stebint rutulių vidutinį poslinkį dėl atsitiktinio Brauno judesio. Kai silicio dioksido rutulys liečiasi su stiklu, jis beveik akimirksniu nustojo judėti. Kita vertus, polistireno sfera parodė laipsnišką judesio sulaikymą, trunkantį maždaug 20 minučių.

Ši išvada reiškia, kad polistireno lipnumas keičiasi lėtai. Tai įmanoma, nes polistireną sudaro deformuojamas, surištas rutulys iš polimerinių gijų, turinčių savo Brauno judesį. „Galima sakyti, kad polimerų sruogos tyrinėja erdvę, kol randa konfigūraciją su geriausiu pritvirtinimu“, - sako Bhattacharya. Ši jungtis yra sudėtinga polistireno, stiklo ir aplinkinio druskos tirpalo sąveika. Tiesą sakant, tyrėjai parodė, kad padidinę druskos koncentraciją jie galėtų pagreitinti lipnumo procesą.

Tolesni eksperimentai parodė, kad sfera iliustruoja savybę, vadinamą viskoelastingumu. Tai reiškia, kad rutulys yra klampioje (į skystą panašią) aplinką stiklinėje esančioje aplinkoje, tačiau prilimpa prie stiklo virsta elastinga (į kietą medžiagą) aplinka.

„Silicio dalelės yra paprastas paprasto elgesio modelis, tačiau polistireno dalelės yra paprastas sudėtingo elgesio modelis“, - sako Bhattacharya. „Tikimės ateityje sužinoti daugiau ištyrę įvairius polimerus ir skysčius.“

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.