Einsteini teelehe paradoks võiks aidata aerogeele teha – füüsikamaailm

Kui segate nanoosakesi sisaldavat kolloidlahust, võite eeldada, et osakesed hajuvad vedelikus ühtlaselt. Aga nii see ei juhtu. Selle asemel koonduvad osakesed kindlasse piirkonda ja võivad isegi kokku kleepuda. See ootamatu tulemus on näide Einsteini teelehe paradoksist ja Hiina Tongji ülikooli teadlased, kes selle – täiesti juhuslikult – avastasid, väidavad, et seda saab kasutada osakeste või molekulide kogumiseks lahjendatud lahuses tuvastamiseks. Oluline on see, et seda saaks kasutada ka tehnoloogiliste rakenduste jaoks mõeldud aerogeelide valmistamiseks.

Tavaliselt segame vedelikku, et ained selles ühtlaselt hajuksid. Einsteini teelehe paradoksina tuntud nähtus kirjeldab vastupidist efekti, mille korral hästi segatud teetassi lehed koonduvad sõõrikukujulisele alale ja kogunevad segamise lõppedes tassi põhja keskele. Kuigi see paradoks on olnud teada rohkem kui 100 aastat ja selle põhjuseks peetakse sekundaarset vooluefekti, on vähe uuringuid selle kohta, kuidas see ilmneb nanoosakeste puhul segatud lahuses.

Vedeliku "pigistamine"

Teadlased, mida juhib Ai Du füüsikateaduste ja tehnikakoolist kl Tongji Ülikool Shanghais on nüüd simuleeritud, kuidas vees hajutatud kulla nanoosakeste sfäärid lahuse segamisel liiguvad. Kui nad arvutasid vedeliku voolukiiruse jaotuse, leidsid nad, et osakeste liikumiskiirus näib järgivat vedeliku voolukiirust.

"Huvitaval kombel, jagades kogu konteineri mitmeks sektoriks, täheldasime ka seda, et segisti juhitav suure kiirusega piirkond oli ka piirkond, kus osakesed agregeerusid, " selgitab Du. "Arvame, et see nähtus on tõenäoliselt tingitud segisti tekitatud vedeliku otsesest" pigistamisest" ja tuleneb nanoosakeste ja vedela faasi massierinevusest."

Du ütleb, et tema ja ta kolleegid avastasid selle efekti täiesti juhuslikult – tänu pakile Longjingi teelehtedele, mille Du sõbralt kingituseks sai. "Ma joon seda teed oma kontoris peaaegu igal tööpäeval," jutustab Du. “Hiinas on tee valmistamiseks palju erinevaid viise, kuid mina valisin kõige lihtsama meetodi – see on lahtise teega kruusi kuuma vee lisamine. Kuigi ma tõesti naudin teehetke, on kruusi puhastamine vähem meeldiv. Te ei saa teelehti otse kraanikaussi visata, kuna see blokeeriks äravoolu, nii et lisan oma kruusi veidi vett ja valan sisu kiiresti võrguga tee prügikasti. Pean seda protsessi mitu korda kordama, kuna mõned teelehed jäävad alati kruusi sisepindadele kinni. See on vee ja minu aja raiskamine.

"Ühel päeval meenus mulle Einsteini teelehe paradoks," räägib ta Füüsika maailm, "nii et proovisin teelehtede ja vee segu pööramist, keerates kruusi kiiresti. Nii õnnestus mul ühe hooga kõik lehed ja vesi lahti saada.»

Tarbimise kiirendamine

Du rääkis sellest episoodist – ja sellega seotud teooriast – ühe oma doktorandi Zehui Zhangiga, kellel oli kokkusattumus raskustes katsega, mille käigus ta üritas valmistada kõrge puhtusastmega kullast aerogeele, hajutades kulla nanoosakesi kloori vesilahus. Zhang oli valinud aerogeeli valmistamiseks lihtsa tehnika, mis ei sisaldanud pindaktiivseid aineid, kuid see lähenemine tähendas, et ta pidi ootama peaaegu nädala, kuni kulla nanoosakesed settivad. Ka lahuse kuumutamine ei kiirendanud oluliselt agregatsiooni.

Kolloidne segu eksisteerib korraga kuni kuues faasis

"Ta leidis, et lahuse segamisel toimus geelistumine vaid 20 minutiga," ütleb Du. «Arutasime mehhanismi üle ja jõudsime järeldusele, et selle põhjustas tõenäoliselt Einsteini teelehe paradoks. See ajendas meid mõju üksikasjalikumalt uurima.

Du ütleb uut meetodit, mis on üksikasjalikult kirjeldatud Teadus ettemaksed, võib aidata tulevikus valmistada teisi aerogeele ning ta on koos kolleegidega juba alustanud erinevate metalli- ja oksiidide aerogeelide valmistamist, et oma tehnikat testida. "Lokaalset kontsentratsiooniefekti laminaarses voolus võib kasutada ka osakeste või molekulide kogumiseks lahjendatud lahusest, mida saaks kasutada keskkonnatehnoloogia bioteadustes jälgede tuvastamiseks, " ütleb ta.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/einsteins-tea-leaf-paradox-could-help-make-aerogels/