Kenmerkende patronen zijn het resultaat van verschillende oppervlaktespanning
Druppeltjes die vloeistoffen bevatten met verschillende oppervlaktespanningen, zoals isopropanol en ethyleenglycol (afgebeeld), bloeien in ingewikkelde patronen terwijl ze verdampen.
Wanneer vloeistoffen met kleine deeltjes verdampen, laten die vloeistoffen vaak vingerafdrukken achter zoals koffieringen of whiskywebben (SN: 31-10-19). Maar vloeistoffen vermengd met andere vloeistoffen laten hun eigen duidelijke restpatronen achter.
Een
verdampende druppel die twee vloeistoffen bevat kunnen vingerachtige uitsteeksels of een ketting van kleinere druppeltjes rond de rand ontkiemen, afhankelijk van de vloeistoffen in het mengsel, rapporteren onderzoekers 14 februari in Fysieke beoordelingsbrieven. De onderzoekers hebben deze verschijnselen op video vastgelegd met druppels isopropanol, een bestanddeel van ontsmettingsalcohol, vermengd met een antivriesingrediënt genaamd ethyleenglycol of een andere chemische stof genaamd dodecane. Vergelijkbare patronen komen ook voor in andere verdampende vloeistofmengsels.
Onderzoekers deponeerden druppels van 1 microliter isopropanol, gemengd met ethyleenglycol of dodecaan, op een glad oppervlak. Terwijl elke druppel zich verspreidde, verdampte het isopropanol snel aan de rand, waar de plas het dunst was, waardoor er een hogere concentratie ethyleenglycol of dodecaan achterbleef rond de omtrek van de plas.
Die uitlopende rand versplinterde uiteindelijk in een ring van kleinere druppeltjes. In poelen die ethyleenglycol bevatten, strekten die druppels zich naar buiten uit om vingerachtige uitsteeksels te creëren. In de dodecane-bevattende poelen vormden de druppeltjes een kralenketting rond de plas.
Het verschil in plasrandpatroon kwam voort uit de verschillende oppervlaktespanningen van de vloeistoffen – hoe strak moleculen op het oppervlak van een vloeistof aan elkaar hechten (SN: 6-12-2018). Vloeistof heeft de neiging om naar gebieden met een hogere oppervlaktespanning te stromen, waar moleculen een grotere aantrekkingskracht op elkaar uitoefenen. ‘Denk aan touwtrekken’, zegt coauteur Justin Burton, natuurkundige aan de Emory University in Atlanta. ‘Als je aan één kant een hogere oppervlaktespanning hebt … één touwtrek-team [is] sterker dan de ander, en dan begint alles in die richting te bewegen ‘.
De oppervlaktespanning van ethyleenglycol is ongeveer 2,2 keer zo hoog als die van isopropanol. Dientengevolge slepen ethyleenglycolrijke druppels rond de rand van een verdampende plas vloeistof vanuit het midden van het zwembad naar buiten en vormen vingerachtige uitsteeksels. Dodecane daarentegen heeft een oppervlaktespanning die vergelijkbaar is met die van isopropanol. Dus de druppels rond de rand van dodecane bevattende plassen blijven zitten.
