Pendant longtemps, l'état liquide des substances pures était considéré comme un état continu dans lequel les atomes ou molécules composants sont tous équivalents. Cependant, il a maintenant été largement démontré qu'il peut y avoir plusieurs phases dans les liquides, même ceux qui ne contiennent qu'un seul composant. Comprendre ce qui fait passer les composants des liquides d'un état à un autre est actuellement un sujet d'intérêt particulier. Des chercheurs de l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo ont élargi la compréhension du comportement des liquides en décrivant le rôle de l'hydrodynamique dans ces transitions. Leurs conclusions sont publiées dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) .

Des avancées significatives ont été réalisées dans l'étude expérimentale des transitions liquide-liquide (LLT) entre différentes phases liquides dans un même système, en se focalisant sur des cas particuliers où les cinétiques sont lentes, conduisant à une mesure facile. Cependant, acquérir une compréhension théorique de ce qui se passe dans le LLT à un niveau microscopique reste un défi en raison de la complexité des systèmes à plusieurs corps.

Un facteur intrinsèque du comportement des liquides est l'hydrodynamique :l'écoulement des liquides en mouvement; cependant, son rôle dans le LLT reste à considérer en raison des défis de modélisation impliqués. Maintenant, les chercheurs ont conçu un modèle basé sur deux facteurs qui décrivent l'ordre du liquide; la densité, et l'organisation locale des atomes ou molécules liquides en un point particulier.

« Notre modèle de type Ginzburg-Landau évalue le système à l'aide de deux paramètres d'ordre ; un qui est conservé—la densité ; et un autre qui ne l'est pas—l'ordre structurel local, ", explique l'auteur principal de l'étude, Kyohei Takae. "Ce que nous avons découvert, c'est que la croissance du domaine liquide que nous avons étudiée était affectée par des changements de densité qui provoquent des fluctuations hydrodynamiques."

Il a été montré que lorsque la densité change en raison de la transition de phase, un écoulement hydrodynamique est induit, ce qui entraîne des changements à la fois dans le taux de croissance des domaines et dans l'interaction à longue distance entre les domaines. L'interaction hydrodynamique s'est donc avérée critique pour le LLT et l'évolution et la cinétique du modèle.

« Acquérir une compréhension approfondie des liquides à un niveau microscopique est essentiel à nos connaissances fondamentales, et nous espérons qu'il contribuera également à l'optimisation des processus industriels, ", explique l'auteur de l'étude Hajime Tanaka. "En révélant le rôle de l'hydrodynamique dans le LLT, nous prévoyons de précipiter les futures recherches sur les systèmes dynamiquement perturbés, tels que ceux sous flux appliqué de l'extérieur."

L'article, "Rôle de l'hydrodynamique dans la transition liquide-liquide d'une substance à un seul composant, " a été publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).