Voor een lange tijd, de vloeibare toestand van zuivere stoffen werd verondersteld een continue toestand te zijn waarin de samenstellende atomen of moleculen allemaal equivalent zijn. Echter, het is nu algemeen aangetoond dat er meerdere fasen in vloeistoffen kunnen zijn, zelfs die met slechts één component. Begrijpen waardoor de componenten van vloeistoffen van de ene toestand naar de andere overschakelen, is momenteel een onderwerp van bijzonder belang. Onderzoekers van het University of Tokyo Institute of Industrial Science hebben het begrip van vloeistofgedrag uitgebreid door de rol van hydrodynamica in deze overgangen te beschrijven. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) .

Er zijn aanzienlijke vorderingen gemaakt in de experimentele studie van vloeistof-vloeistofovergangen (LLT) tussen verschillende vloeistoffasen in hetzelfde systeem, door te focussen op bepaalde gevallen waarin de kinetiek traag is, wat leidt tot een gemakkelijke meting. Echter, het verkrijgen van een theoretisch begrip van wat er op microscopisch niveau in LLT gebeurt, blijft een uitdaging vanwege de complexiteit van de veellichamensystemen.

Een intrinsieke factor in vloeistofgedrag is hydrodynamica - de stroom van vloeistoffen in beweging; echter, zijn rol in LLT moet nog worden overwogen vanwege de modelleringsuitdagingen die ermee gemoeid zijn. Nutsvoorzieningen, de onderzoekers hebben een model bedacht op basis van twee factoren die de volgorde van de vloeistof beschrijven; de dichtheid, en de lokale organisatie van de vloeibare atomen of moleculen op een bepaald punt.

"Ons model van het Ginzburg-Landau-type evalueert het systeem met behulp van twee ordeparameters; een die behouden is - dichtheid; en een die dat niet is - lokale structurele volgorde, " hoofdauteur van de studie Kyohei Takae legt uit. "Wat we ontdekten was dat de groei van het vloeistofdomein dat we bestudeerden werd beïnvloed door dichtheidsveranderingen die hydrodynamische fluctuaties veroorzaken."

Er werd aangetoond dat wanneer de dichtheid verandert als gevolg van de faseovergang, hydrodynamische stroming wordt geïnduceerd, wat leidt tot veranderingen in zowel de snelheid van domeingroei als de langeafstandsinteractie tussen de domeinen. Hydrodynamische interactie bleek daarom van cruciaal belang voor LLT en de patroonevolutie en -kinetiek.

"Het verkrijgen van een grondig begrip van vloeistoffen op microscopisch niveau is van cruciaal belang voor onze fundamentele kennis, en we hopen dat het ook zal helpen bij het optimaliseren van industriële processen, " studie auteur Hajime Tanaka legt uit. "Door de rol van hydrodynamica in LLT te onthullen, verwachten we toekomstig onderzoek naar dynamisch verstoorde systemen te versnellen, zoals die onder extern toegepaste stroming."

Het artikel, "De rol van hydrodynamica in de vloeistof-vloeistofovergang van een eencomponentstof, " werd gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).