Trzy zespoły naukowców połączyły siły, aby przeprowadzić symulacje zadziwiających interakcji hydrodynamicznych w celu jeszcze lepszego przyjrzenia się procesowi krystalizacji.
W naukowym żargonie wspomniana symulacja interakcji hydrodynamicznych miała ustalić, czy te powodują dużą rozbieżność obserwowaną między eksperymentalnymi a obliczonymi szybkościami nukleacji dla układów koloidalnych, które są wykorzystywane do modelowania krystalizacji.
Krystalizacja jest zjawiskiem fizycznym transformacji nieuporządkowanych cząsteczek w fazie ciekłej lub gazowej w wysoce uporządkowany stały kryształ w dwóch etapach: zarodkowania i wzrostu. Krystalizacja jest bardzo ważna w materiałach i naukach przyrodniczych, ponieważ występuje w szerokiej gamie materiałów. Mowa o metalach, związkach organicznych i cząsteczkach biologicznych, dlatego pożądane jest pełne zrozumienie tego procesu.
Koloidy składające się z twardych kulek zawieszonych w cieczy są często stosowane jako układ modelowy do badania krystalizacji. Przez wiele lat zaobserwowano dużą rozbieżność do dziesięciu rzędów wielkości między symulowaną obliczeniowo a eksperymentalnie zmierzoną szybkością zarodkowania koloidów w twardej kuli.
Ta rozbieżność została zazwyczaj wyjaśniona przez symulacje nieuwzględniające interakcji hydrodynamicznych – interakcji między cząsteczkami rozpuszczalnika. Naukowcy z Instytutu Nauki Przemysłowej Uniwersytetu Tokijskiego, Uniwersytetu Oksfordzkiego i Uniwersytetu Sapienza niedawno połączyli siły, aby dokładniej zbadać to wyjaśnienie rozbieżności między rzeczywistymi a obliczonymi szybkościami zarodkowania.
Wyniki symulacji uzyskane przy użyciu opracowanego modelu zaniedbującego i uwzględniającego interakcje hydrodynamiczne wykazały, że te nie wpłynęły na szybkość zarodkowania, co było sprzeczne z panującym konsensusem. Wykresy szybkości zarodkowania w stosunku do odsetka twardych kul w układzie były takie same dla obliczeń zarówno z interakcjami hydrodynamicznymi, jak i bez nich, a także zgadzały się z wynikami zgłoszonymi przez inną grupę badawczą.
Odkrycia zespołu badawczego jasno pokazały, że interakcje hydrodynamiczne nie są źródłem dużej rozbieżności między eksperymentalną a symulowaną szybkością zarodkowania. Ich wyniki pogłębiają nasze rozumienie zachowań krystalizacyjnych, ale pozostawiają niewyjaśnione źródło tej dużej rozbieżności.
