Новый математический метод позволяет лучше моделировать многофазные жидкости

Исследователи разработали математический метод, который радикально снижает огромные вычислительные затраты на моделирование жидкостей, сочетающих жидкую и газовую фазы, особенно в ракетных двигателях. Вычислительная нагрузка такого рода моделирования уже давно ставит перед исследователями задачу точного описания того, как ударные волны в таких многофазных жидкостях вызывают износ механизмов. Техника описана в статье, опубликованной в Journal of Computational Physics.

Изучение поверхностного плавления коллоидного стекла

Исследователи смогли продемонстрировать процесс поверхностного плавления в коллоидном стекле, где частицы вблизи поверхности движутся намного быстрее, чем твердое тело под ним. На первый взгляд, такое поведение не совсем неожиданно, так как плотность частиц на поверхности ниже, чем в нижележащем сыпучем материале. Следовательно, частицы, находящиеся близко к поверхности, имеют больше места для движения друг мимо друга, что делает их быстрее.

Происхождение беспрецедентно высокой эффективности однонаносекундной лазерной абляции в жидкостях

Различные каналы рассеяния энергии, такие как поглощение жидкостью и рассеяние на абляционном шлейфе и кавитационном пузыре, приводят к уменьшению энергии лазера, доступной для производства наночастиц. Ультракороткие импульсы вызывают нежелательные эффекты. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Opto-Electronic Advances, изучались режимы длительности импульса от пико до наносекунды, и было обнаружено, что длительность импульса около 1–2 нс обеспечивает наиболее эффективную лазерную абляцию в жидкости.

Команда физиков создала новый способ самосборки частиц

Процесс самосборки заимствован из области биологии, имитируя сворачивание белков и РНК с использованием коллоидов. В работе Nature исследователи создали крошечные капельки на масляной основе в воде, обладающие набором последовательностей ДНК, которые служили «инструкциями» по сборке. Эти капли сначала собираются в гибкие цепочки, а затем последовательно схлопываются или складываются с помощью липких молекул ДНК. Это складывание дает дюжину типов фолдамеров, а дальнейшая специфичность может кодировать более половины из 600 возможных геометрических форм.

Исследования проясняют физику образования стекла

Хрупкость жидкости, то есть то, как текучесть жидкости изменяется в зависимости от температуры, долгое время считалась ключевым фактором в понимании жидкостей, а также того, как они превращаются в стекла. Однако надежный способ измерения хрупкости жидкостей до сих пор не найден. Теперь команда исследователей разработала лучший способ определения этого важного свойства. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Новые доказательства того, что вода разделяется на две разные жидкости при низких температурах

Новый вид «фазового перехода» в воде был впервые предложен 30 лет назад в исследовании ученых из Бостонского университета. Однако, поскольку было предсказано, что переход произойдет в условиях переохлаждения, подтверждение его существования было сложной задачей. Это потому, что при этих низких температурах вода действительно не хочет быть жидкостью, вместо этого она хочет быстро превратиться в лед. Из-за его скрытого статуса об этом фазовом переходе жидкость-жидкость до сих пор многое неизвестно, в отличие от повседневных примеров фазовых переходов в воде между твердой или паровой фазой и жидкой фазой.

Выявлено сходство между поведением клеточной ткани и простейших капель воды

Ученые уже давно пытаются понять, как движутся клетки, например, в поисках новых способов контроля распространения рака. Область биологии продолжает освещать бесконечно сложные процессы, с помощью которых наборы клеток общаются, адаптируются и организуются по биохимическим путям. Обратившись к законам физики, исследователи из Йельского института системной биологии по-новому взглянули на то, как движутся клетки, выявив сходство между поведением клеточной ткани и простейших капель воды.

При экстремально высоких температуре и давлении материя оказывается проста и понятна

Ученые из Лондонского университета королевы Марии сделали два открытия о поведении «сверхкритической материи» — материи в критической точке, где различия между жидкостями и газами, по-видимому, исчезают. Применяя два параметра — теплоемкость и длину, на которую волны могут распространяться в системе, они сделали два ключевых открытия. Во-первых, они обнаружили, что между ними существует фиксированная точка инверсии, в которой материя меняет свои физические свойства — с жидкоподобных на газообразные. Было обнаружено, что точка инверсии удивительно близка во всех изученных системах. Это говорит о том, что сверхкритическая материя интригующе проста и поддается новому пониманию.

Структурная флуктуация в переохлажденной жидкости оказывает решающее влияние на зарождение и рост кристаллов

Кристаллизация в жидкостях является фундаментальным фазовым переходом. В то время как в течение многих лет понимание кристаллизации определялось классической теорией нуклеации, недавние исследования сместили акцент на неклассические пути кристаллизации. В новом исследовании ученые из Института промышленных наук Токийского университета показывают, что структура предшественника кристалла, которая формируется спонтанно как структурная флуктуация в переохлажденной жидкости, оказывает решающее влияние на зарождение и рост кристаллов.

Сложные коацерватные капли для изучения электродинамического отклика биологических материалов

Новое исследование, проведенное Инженерным колледжем Каллена* Университета Хьюстона в сотрудничестве с Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и Чикагским университетом, показало простой способ стабилизации капель полиэлектролитного коацервата, которые не слипаются и не деформируются под действием электрического поля. Исследование было недавно опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).