Les chercheurs ont trouvé de nouvelles méthodes pour mesurer la pression interne et la tension superficielle de gouttes de liquide de taille nanométrique comme celles impliquées dans la formation de nuages ​​et les polluants atmosphériques afin d'étudier leur comportement dans différents environnements.

Comprendre la fonction de ces gouttelettes dans la formation des nuages ​​est pertinent pour l'étude du changement climatique. De la même manière, les polluants atmosphériques peuvent également se présenter sous la forme de nanogouttelettes. Des gouttes de liquide de taille nanométrique sont également utilisées dans les laboratoires pour agir comme des « réacteurs » à l'échelle nanométrique, de minuscules conteneurs pour abriter des réactions chimiques à haute concentration. Afin de comprendre comment les nanogouttelettes se comportent dans chacun de ces contextes, un chercheur doit être capable de mesurer des propriétés telles que la pression interne et la tension superficielle.

Nouvelle recherche menée par Feng Wang, U of A professeur agrégé de chimie physique, avec l'étudiant diplômé Kai-Yang Leong, a trouvé des méthodes pour calculer ces propriétés. La recherche, financé par la National Science Foundation, a été publié dans le Journal de physique chimique .

Wang a expliqué que, parce que les gouttelettes nanométriques sont très incurvées, leur tension superficielle ne peut pas être calculée de la même manière que la tension superficielle d'un liquide à surface plane. Ces minuscules gouttelettes sont également difficiles à étudier car elles s'évaporent rapidement.

"Une compréhension concluante de la tension superficielle des nanogouttelettes est loin d'être acquise, ", ont déclaré les chercheurs dans leur article.

Pour trouver la tension superficielle, les chercheurs doivent connaître la pression interne de la gouttelette. Les méthodes établies de calcul de la pression dans les liquides utilisent une mesure appelée pression virale, qui utilise la force et la distance pour calculer la pression. Ces méthodes fonctionnent bien pour de grandes quantités de liquide mais pas pour de petites gouttelettes, où des changements mineurs de distance ont un effet plus prononcé.

Wang et Leong ont utilisé le centre de calcul haute performance de l'Université d'État pour développer une nouvelle méthode de calcul de la pression interne d'une nanogouttelette.

En utilisant un type de modélisation informatique appelé simulation de dynamique moléculaire, les chercheurs ont pu calculer la pression interne des nanogouttelettes en établissant d'abord la relation entre la densité et la pression des gouttelettes. Puisque la densité de l'eau a pu être établie, les chercheurs pourraient ensuite l'utiliser comme proxy pour calculer la pression.

"Au meilleur de nos connaissances, l'utilisation d'un proxy pour mesurer la pression n'a pas été fait dans une simulation, ", ont-ils déclaré dans le journal.