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Arrêter les tourbillons de bulles de savon - et pourquoi

Arrêter les tourbillons de bulles de savon - et pourquoi


Les bulles de savon nous ont toujours émerveillés. Le jeu énigmatique de couleurs sur leur surface entre les enfants et incite les scientifiques à explorer les forces à l'œuvre dans ce microcosme étonnant. De l'optique à la dynamique des fluides, les grands esprits ont étudié l'activité chaotique de ce système simple pendant des générations. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Stanford contrôlent ces instabilités, ce qui ouvre des perspectives intéressantes dans des domaines allant de la médecine à la technologie alimentaire.

[Source de l'image:Fluides d'examen physique]

Ce superbe kaléidoscope de couleurs est en grande partie dû à l'effet Marangoni. Cet effet est causé par le mouvement des molécules de la couche limite des zones de tension superficielle faible à élevée. Dans une première mondiale, l'équipe de recherche de Stanford a réussi à stopper ces flux, permettant un examen plus approfondi.

Le professeur Gerald Fuller, co-auteur des résultats publiés, a déclaré: «Nous avons pu en fait arrêter les flux de Marangoni. Arrêtez-les. C'était un phénomène remarquable et avec un contrôle très délicat de ces flux et de ces schémas.

[Source de l'image: Fluides d'examen physique]

Grâce à l'élévation et à la mise en pause répétées d'une bulle d'air de 1 millimètre à travers la surface d'une solution savonneuse, l'équipe a pu arrêter la couche précédente de Marangoni s'écoulant à la surface de la bulle grâce à la génération d'une nouvelle couche. Ces flux piégés sont assimilés à la congélation d'une vague déferlante.

L'auteur principal de la recherche, Saad Bhamla, a déclaré: `` Les couleurs sur les bulles indiquent l'épaisseur du film, vous avez donc ces vallées et collines qui sont dans un état géométriquement frustré sur une surface qui est elle-même éphémère. Une question intéressante est de savoir pourquoi vous êtes capable de faire cela en premier lieu.

Les analogues simples et peu coûteux pour des systèmes plus complexes sont très prisés dans la communauté de recherche. Les bulles sont un exemple exceptionnel de modèle facile à manipuler avec une merveilleuse marge d'expérimentation. Bhamla a expliqué:

«Vous vous attendez presque à ce que les choses banales - objets du quotidien, choses simples - soient toutes comprises. Vous le prenez pour acquis. Si vous posez la question «Pourquoi?» Même les choses les plus simples ont beaucoup de choses que nous pouvons découvrir à leur sujet parce que nous avons de meilleurs outils aujourd'hui, nous avons de meilleures techniques aujourd'hui. »

De l'étude de Newton sur l'optique à la conférence du prix Nobel de physique de De Gennes en 1991, les bulles ont joué un rôle dans une myriade de domaines d'études scientifiques. S'appuyant sur ses travaux antérieurs dans l'utilisation de surfactants en médecine, l'équipe explore des applications aussi diverses que la qualité de la mousse de bière, la séparation huile-eau et les bulles indésirables dans les formulations de médicaments.

«En appréciant la prévalence des mousses tensioactives dans les produits alimentaires et les produits personnels, vous réalisez qu'il est nécessaire de comprendre la durée de vie de ces systèmes», a déclaré Fuller.

Lauréate du Milton Van Dyke Award de l'American Physical Society, cette vidéo montre la beauté des ondes immobilisées à la surface d'une bulle:

Lisez le document de recherche de l'équipe ici.

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Via: Stanford

Écrit par Jody Binns


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