Nauka
Polskie odkrycie „efektu orzecha brazylijskiego”
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego i Uniwersytetu w Utrechcie w Holandii po raz pierwszy doświadczalnie wykazali, że działanie orzechów brazylijskich nie wymaga dostarczania energii. Odkrycie może mieć kluczowe znaczenie dla wielu dziedzin nauki i przemysłu.
Na czym polega efekt orzecha brazylijskiego i dlaczego ma to znaczenie? „Prawdopodobnie wstrząsnąłeś już otwartą torebką z mieszanką orzechów” – mówią naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. „Czy zauważyłeś, że największe orzechy w mieszance – orzechy brazylijskie – wznoszą się na górę? Zjawisko wynurzania się dużych obiektów na powierzchnię z mieszaniny małych obiektów, zwane fachowo konwekcją ziarnistą, jest popularnie zwane +efektem orzecha brazylijskiego+ i powszechnie występuje w przyrodzie. Można też zaobserwować potrząsanie np. wiadrem z piaskiem i kamykami.”
Do tej pory uważano, że aby uzyskać efekt orzecha brazylijskiego, niezbędny jest dopływ energii zewnętrznej (np. potrząsanie workiem orzechów). Jednak modele teoretyczne sugerują, że zjawisko to może wystąpić spontanicznie.
Teraz badacze wykazali to eksperymentalnie.
W eksperymencie opisanym w Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America osiągnęli efekt w koloidzie.
„Wykazaliśmy, że efekt orzecha brazylijskiego może wystąpić w mieszaninie naładowanych cząstek koloidalnych, napędzanych wyłącznie ruchem Browna i odpychaniem ładunków elektrycznych” – mówi dr Jeffrey Everts z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Obliczenia teoretyczne do eksperymentu wykonał pod kierunkiem René van Roija z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu w Utrechcie,
Za część eksperymentalną badań odpowiedzialna była Marjolein van der Linden, pracująca pod kierunkiem Alfonsa van Blaaderena z Debye Institute for Nanomaterials Science na Uniwersytecie w Utrechcie.
Chociaż mówimy o tym samym efekcie worka na orzechy, mechanizm zachowania cząsteczek koloidu jest inny. W przypadku mieszanki orzechów lub np. ziaren piasku i kamyków, mniejsze orzechy lub kamyczki wypełniają powstałe na dnie szczeliny, wypychając większe do góry. Tymczasem naładowane cząstki w koloidzie wykonują ruchy Browna w wyniku zderzeń z otaczającymi cząsteczkami rozpuszczalnika.
„Każda cząstka jest naładowana dodatnio. Większe, ale cięższe cząstki mają większy ładunek, więc odpychają się silniej, przez co poruszają się w górę z większą łatwością niż mniejsze, ale lżejsze cząstki” – wyjaśnia dr Everts.
Odkrycie może mieć ogromne znaczenie dla nauki i przemysłu, w tym dla geologii, fizyki materii miękkiej czy stabilizacji farb i farb – podkreślają naukowcy. (PAPKA)
PAP – Nauka w Polsce
dywan/ zan/ kap/
tr. RL
Fundacja PAP umożliwia nieodpłatne przedrukowanie artykułów z portalu Nauka w Polsce pod warunkiem otrzymania raz w miesiącu wiadomości e-mail o fakcie skorzystania z portalu oraz wskazania źródła artykułu. Na stronach internetowych i portalach internetowych należy podawać adres: Źródło: www.scienceinpoland.pl, natomiast w czasopismach – adnotację: Źródło: Nauka w Polsce – www.scienceinpoland.pl. W przypadku serwisów społecznościowych prosimy o podanie jedynie tytułu i tytułu przesyłki naszej agencji wraz z linkiem prowadzącym do tekstu artykułu na naszej stronie internetowej, tak jak ma to miejsce na naszym profilu na Facebooku.
„Piwny maniak. Odkrywca. Nieuleczalny rozwiązywacz problemów. Podróżujący ninja. Pionier zombie. Amatorski twórca. Oddany orędownik mediów społecznościowych.”
