Ученые заставили пузырьки воздуха менять форму и изобрели новый способ уборки — видео

Пузырьки воздуха можно заставить «скакать» по поверхности жидкости в сосуде, просто встряхивая его вверх и вниз. Это свойство может быть положено в основу метода очистки, утверждают авторы исследования, описанного в Nature Communications.

Педро Х. Саенс из физико-математической лаборатории Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле и его коллеги изучали поведение волн в герметичном контейнере с использованием вибрации, когда вдруг обнаружили, что тряска камеры с жидкостью вверх-вниз с определенной частотой заставляет случайно возникшие внутри пузырьки двигаться горизонтально.

Продолжив исследования, ученые выяснили, что такое движение обусловлено изменением формы пузырьков. В обычных условиях пузырьки имеют сферическую форму, но вибрация с определенной частотой нарушает их симметрию. После этого пузырьки начинают «скакать», циклически меняя форму — становясь толще то с одной стороны, то с другой. Это колебание толкает их вперед, заставляя двигаться через окружающую жидкость.

«Я считаю удивительным, что мы обнаружили такой красивый эффект в области, которая уже так хорошо изучена», — признался Саенс.

Пузырьки могут прыгать тремя различными способами в зависимости от частоты вибрации: двигаться вперед по прямой линии, вращаться на месте или перемещаться в разных направлениях хаотичными рывками. Используя эти особенности, ученые смогли перемещать пузырьки через сложный лабиринт с жидкостью или сортировать их по размеру.

Возможность точного управления «скачущим» движением может иметь множество практических применений в будущем, заметил Сонхван Чжун из Корнеллского университета в штате Нью-Йорк.

Например, Саенс и его команда предложили использовать хаотичное движение пузырьков для удаления частиц пыли с поверхностей — вытесняя их и «заметая» под пузырьки. Таким образом, галопирующие пузырьки могут действовать как крошечные роботы-пылесосы, сравнил Саенс.

Это может сделать уборку более экологичной, сократив количество используемых химикатов, добавил Чжун.