Supercomputer kaster lys over, hvordan dråber smelter sammen

Forskere har afsløret de præcise molekylære mekanismer, der får dråber væske til at kombinere, i en opdagelse, der kunne have en række applikationer.

Indsigt i, hvordan dråber smelter sammen, kan hjælpe med at gøre 3D-printteknologier mere præcise og kan bidrage til at forbedre prognosen for tordenvejr og andre vejrhændelser, undersøgelsen tyder på.

Simulerede interaktioner

Et team af forskere fra universiteterne i Edinburgh og Warwick kørte molekylære simuleringer på en supercomputer for at analysere interaktioner mellem små krusninger, der dannes på overfladen af ​​dråber.

Disse krusninger-kendt som termisk-kapillære bølger-er for små til at blive opdaget med det blotte øje eller ved hjælp af de mest avancerede eksperimentelle teknikker.

Forskere fandt ud af, at disse små bølger krydser kløften mellem nærliggende dråber og danner den første kontakt mellem dem.

Når dråberne har rørt, flydende molekyler trækker de to overflader sammen som lynlåsen på en jakke, siger holdet. Dette fører til en fuldstændig fusion af dråberne.

Flydende adfærd

At studere dynamikken i sammensmeltende dråber kan hjælpe med at forbedre forståelsen af ​​de forhold, der får regndråber til at dannes i udviklende stormskyer, siger holdet.

Teamet brugte ARCHER UK National Supercomputing Service - drevet af EPCC, universitetets højtydende computerfacilitet-til at køre deres simuleringer.

Disse brugte tusindvis af processorer til at modellere interaktioner mellem næsten fem millioner atomer.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , blev støttet af Engineering and Physical Sciences Research Council.

"Vi har nu en god forståelse for, hvordan dråber kombineres på molekylært niveau. Disse indsigter, kombineret med eksisterende viden, kan sætte os i stand til bedre at forstå vækst og udvikling af regnfald i tordenvejr, eller forbedre kvaliteten af ​​printteknologier. Forskningen kan også hjælpe med at designe næste generations flydende kølesystemer til ny kraftfuld elektronik, "siger Sreehari Perumanath, Ingeniørhøjskolen, University of Edinburgh.

"Den teoretiske ramme udviklet for bølgerne på dråber i nanoskala gjorde os i stand til at forstå Edinburghs bemærkelsesværdige molekylære simuleringsdata. Kritisk, den nye teori giver os mulighed for at forudsige adfærden hos større dråber i teknisk skala, som er for store til at selv ARCHER kan fange, og muliggør nye eksperimentelle opdagelser, "siger Dr. James Sprittles, Matematisk Institut, University of Warwick.