Ученые из МГУ уточнили законы электрогидродинамики

Транспорт жидкости (ее частицы отмечены синим)
Изображение: пресс-служба МГУ

Ученые из Московского государственного университета (МГУ) уточнили теорию электроосмотического движения жидкости, открытого в 1807 году профессором МГУ Фердинандом Рейссом. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».

Электроосмос представляет собой течение жидкости в тонком канале или через пористую преграду, происходящее под действием электрического поля. Разработанная в 1909 году польским ученым Марианом Смолуховским теория этого явления, как показали специалисты из МГУ, учитывала только движение жидкости вдоль гидрофильной (хорошо смачиваемой) поверхности, где важен эффект прилипания жидкости.

При помощи теоретических расчетов и компьютерного моделирования ученые из МГУ показали, что при описании течений в электрических полях вдоль гидрофобной поверхности следует учитывать не прилипание жидкости, использованное Смолуховским, а электро-гидродинамическое скольжение. Такое рассмотрение привело к ряду необычных эффектов.

Как описано в статье, оказывается возможным индуцировать электро-осмотическое течение даже вблизи незаряженной поверхности или, наоборот, полностью подавить такое течение в каналах с идеально скользкими заряженными стенками. В своих расчетах ученые использовали дзета-потенциал: чем он выше, тем быстрее течение жидкости или движение частицы.

Теория ученых позволила определить дзета-потенциал пузырьков и капель. «Эти измерения давно и неизменно показывали, что их дзета-потенциалы такие же, как у твердого тела. Это объяснялось, в частности, наличием загрязнений на поверхности пузырьков и капель. Мы показали, что загрязнения здесь ни при чем и что дзета-потенциал в данном случае действительно совпадает с дзета-потенциалом твердого тела, но уже совсем по другим причинам», — сказала руководитель исследования Ольга Виноградова.

Ученые ожидают, что их работа может найти применение в нанофлюидике, в частности, для разделения биомолекул, а также при обогащении полезных ископаемых, фармакологии и очистке почв.