Het Marangoni-effect is een populair natuurkundig experiment. Het wordt geproduceerd wanneer een interface tussen water en lucht op slechts één plek wordt verwarmd. Aangezien deze warmte naar buiten zal uitstralen, er ontstaat een temperatuurgradiënt op het oppervlak, waardoor de vloeistof door het stralingsproces van convectie beweegt. Wanneer onoplosbare onzuiverheden op dit oppervlak worden geïntroduceerd, ze worden onmiddellijk naar de zijkant van de waterbak geveegd. Beurtelings, hierdoor ontstaat een gradiënt in oppervlaktespanning waardoor het grensvlak elastisch wordt.

De structuren van deze stromen zijn theoretisch al meer dan een eeuw goed begrepen, maar komen nog steeds niet helemaal overeen met experimentele waarnemingen van het effect. In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ E , Thomas Bickel van de Universiteit van Bordeaux in Frankrijk heeft nieuwe wiskundige wetten ontdekt die de eigenschappen van Marangoni-stromen bepalen.

Het Marangoni-effect kan verschillende toepassingen hebben, bijvoorbeeld in lassen en computerfabricage. Daarom, De bevindingen van Bickel kunnen belangrijke nieuwe informatie opleveren voor onderzoekers en ingenieurs die werken met op vloeistof gebaseerde systemen. Bickel ontdekte dat in dieper water, het gebied waarin onzuiverheden worden weggevaagd, neemt af met een toename van de elasticiteit van het oppervlak. Buiten deze regio's, Marangoni-stromen worden tenietgedaan door tegenstromen afkomstig van de onzuiverheden, wat betekent dat de vloeistof statisch wordt. Het gebied kan zelfs verdwijnen als de elasticiteit van het oppervlak te groot is, in welk geval de concentratie van onzuiverheden op het grensvlak constant wordt. Verder, de grens van het gebied wordt vager in ondiep water.

Bickel ontdekte deze mechanismen door middel van wiskundige afleidingen, uitgaande van de bekende eigenschappen van Marangoni-stromen. Vervolgens nam hij aspecten op, waaronder waterdiepte en onzuiverheidsconcentratie, en hij berekende hun effect op het totale systeem. Bickels onderzoek toont aan dat zelfs in oude, goed bestudeerde natuurkundige experimenten, wiskundige analyse kan nog nieuwe processen aan het licht brengen.