Sciencemag.cz
Doporučujeme
Částice ve 2D kapalinách se pohybují odlišně, proto by si vědci při provádění simulací neměli zřejmě věci příliš zjednodušovat…
Ve 2D se vše simuluje snadněji než ve 3D, takže modelování některých vlastností běžných kapalin typu viskozity se proto často provádělo na 2D modelech. Povaha náhodných pohybů ve 2D a 3D kapalinách je ale různá, ukazují nové výpočty i experimenty. Základem pohybu částic v běžných kapalinách je náhodný Brownův pohyb. 2D kapaliny naproti tomu vykazují vyšší uspořádání, když hlavní změny způsobuje pohyb větších celků a na relativně větší vzdálenost – tedy relativně uspořádané procesy.
Massimo Pica Ciamarra z Nanyang Technological University v Singapuru a jeho kolegové (zúčastněné instituce: Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Indie, University of Science and Technology, Čína a University of California v Los Angeles) sledovali pohyby koloidních částic pod mikroskopem. Potvrdilo se, že v běžných 3D kapalinách převládal náhodný Brownův pohyb, ve 2D ale kolektivní pohyby částic na velké vzdálenosti. Naopak při pohybech v menším měřítku si částice jakoby „pamatovaly“ své původní polohy a vracely se zpět, takže vliv Brownova pohybu na reálný stav kapaliny nebyl rozhodující.
Dvojdimenzionální a běžné kapaliny mají být proto zcela odlišnými třídami látek, zní závěr studie publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences. Od toho se odvozují pak třeba rychlosti promíchání kapalin, které ve 2D na rychlostech difúze závisejí odlišným způsobem.
Yan-Wei Li et al. Long-wavelength fluctuations and anomalous dynamics in 2-dimensional liquids, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1909319116
Zdroj: Nanyang Technological University/Phys.org
Poznámka PH: Ad rozdíly mezi 2D a 3D. Vždycky mě fascinovalo, že náhodná procházka v 1D a ve 2D má 100% pravděpodobnost návratu do původního místa. Naopak pokud se v každém kroku rozhoduje náhodně mezi 6 směry, je pravděpodobnost návratu do původního bodu už menší než 50 %. (Podle všeho jde o situaci, která žádné jednoduché, „logické“ vysvětlení nemá, prostě to tak vypadne z příslušného matematického formalismu.)
