Die Wissenschaft eine verdammte Untersetzer zu verwenden, wenn Sie als Gast in diesem Haus sind

Vor zwei Jahren ein Phoenix-basierte Fotograf zusammen mit Physikern an der Princeton University, die außergewöhnlich gleichmäßige Ringe zu erkunden hinterlässt Whiskey wenn es trocknet. Jetzt haben die gleichen Physiker ihre Erkenntnisse in Physical Review Lettersveröffentlicht.

Inspiriert von seiner Frau Liebe Whisky, Fotograf Ernie Button fotografierte verschiedene Proben – insbesondere die komplizierten komplexen Mustern, die in den Boden des Glases wie die Flüssigkeit bilden würde verdampft. Er verwendet verschiedene Farben des Lichts, um diese Muster hervorzuheben. Im Laufe der Zeit bemerkte er, dass nur bestimmte Whiskys dieser verräterischen Ringe (im Alter von Scotch, American oder irischen Whiskys) hinterlassen würde. Also kontaktierte er Princeton Physiker Howard Stone, der vereinbarten zu untersuchen, warum dies geschah.

Sie haben bemerkt diese ungleichmäßigen Flecken, die sich entwickeln auf Ihrem Couchtisch wenn gedankenlose Gäste vergessen, Untersetzer zu verwenden. Es nennt sich die "Kaffee-Ring-Effekt": das Muster Sie, erhalten wenn eine einzelne Flüssigkeit verdunstet und einen Ring von zuvor hinterlässt gelöste Feststoffe. Das wäre im Falle von Kaffee den Kaffeesatz. Der Ring tritt auf, weil die Flüssigkeit schneller an den Rändern des Tropfens als in der Mitte verdunstet. So wird die restliche Flüssigkeit in der Mitte zu den Rändern, die Lücken zu füllen ziehen Partikel wie Kaffeesatz mit ihm nach außen fließen.

Whisky ist eine sogenannte "binäre Flüssigkeit," was bedeutet, dass es etwa 60 Prozent Wasser und 40 Prozent Ethanol. Wissenschaftler schon wusste, dass ein Lösungsmittel wie Wasser mischen und Alkohol könnte den Kaffee-Ring-Effekt reduzieren, aber dies funktioniert in der Regel nur für sehr kleine Tropfen.

Whisky ist anders. Der Schaltfläche Fotos zeigten, dass Sie einheitliche Flecken von größeren Tropfen Whisky bekommen konnte. Kaffee Ringe sind an den Rändern als in der Mitte dunkler, während Whisky in komplexen Ridge Muster am unteren Rand ein Glas trocknet.

Stein und seine Kollegen lief mehrere Experimente, und festgestellt, dass es zwei Arten von Molekülen hier am Werk. Eine Art wirkt wie ein Tensid, während ein anderes Polymertyp dient der Partikel klebte an der Oberfläche, sondern als durchgeführt mit dem Fluss zu halten. Wie Michael Schirber im Fokus Physik schreibt:

Wie ein Tropfen verdunstet, sammeln die Tenside am Rande, erstellen ein Spannungsgefälle, die Flüssigkeit nach innen zieht (so genannte Marangoni-Effekt). Darüber hinaus haften pflanzlichen Polymere auf das Glas, dazu Kanal Partikel auf das Substrat, wo sie haften. Um dieses Bild zu bestätigen, zeigten die Forscher, dass Whisky-ähnlichen Flüssigkeiten fehlt entweder Polymere oder Tenside nicht einheitliche Flecken herstellte.

Der Marangoni-Effekt ist auch hinter dem Phänomen "Tears of Wein" – den Ring der klare Flüssigkeit, die im oberen Bereich Ihr Glas, knapp über der Oberfläche des Weines bildet.

Steinwurf Gruppe hielt einen Vortrag bei einer Berichterstattung über die ersten Ergebnisse 2014 Physik-Konferenz ", aber es dauerte einige Zeit, füllen Sie die detaillierte Messungen, schreiben die Arbeit bis zur Veröffentlichung und [es] durch den Review-Prozess sehen" sagte er Gizmodo. Stone räumte ein, dass sie nicht in der Lage waren, die genauen Zutaten in Whisky zu identifizieren, die diese Tensid und Polymer Effekte zugeordnet sind – die Chemie der Whisky ist ziemlich kompliziert – aber sie haben ein paar mögliche Verdächtigen.

Es gibt einige praktische Anwendungen für diese Arbeit, nämlich die Verbesserung der Einheitlichkeit der Beschichtungen in verschiedenen industriellen Anwendungen – wie z. B. 3D Drucker, die eine Technik namens liquid Deposition zu Anhaftungen Schichten über Schichten während des Druckens zu verwenden.

"Unsere Arbeit zeigt minimale Zutaten um fast einheitliche Beschichtungen von Partikeln, zu erhalten", sagte Stone – das heißt, Sie möglichst wenige Zutaten wie möglich in Ihren Mischungen für Beschichtungen verwenden möchten.

Meistens ist es allerdings eine charmante Beispiel dafür, wie Wissenschaft und Kunst in Symbiose, jede Seite gewinnt etwas aus dem Zusammenspiel zusammenarbeiten können. Für Stein und seine Kollegen war es eine spannende Wissenschaft-Frage, die zu den kürzlich veröffentlichten Papier geführt. Taste ein wenig nützliche Wissenschaft gelernt und einige wirklich markante Fotos produziert. Sie können die gesamte Whisky-inspirierten Serie hier auschecken.