Krople wielokrotne: samoorganizacja, struktura i

Transkrypt

1 Krople wielokrotne: samoorganizacja, struktura i stabilność Jan Guzowski Instytut Chemii Fizycznej PAN, Warszawa Warszawa, Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 1 / 14

2 Samoorganizacja na różnych skalach odległości Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 2 / 14

3 Samoorganizacja mezoskopowych molekuł Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 3 / 14

4 Rola oddziaływań Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 4 / 14

5 Oodziaływania kapilarne 2a g d a 100µm czastki uwięzione na powierzchni, balans sił grawitacyjnych i kapilarnych, długość kapilarna λ = γ ρg efektywny potencjał oddziaływania (f = ciężar - siła wyporu) V(d) = f 1f 2 2πγ { ln(d/λ) dla d λ πλ/2d 1/2 exp( d/λ) dla d λ dla d λ potencjał Kulombowski (tzn. będacy rozwiazaniem równania Laplace a): f i - ładunki kapilarne V(d) można kontrolować przez zewnętrzne pola i napięcie pow. Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 5 / 14

6 Oddziaływania kapilarne na powierzchni kropli Oddziaływania indukowane przez zewnętrzne radialne siły f [Q 0 = f/(γa)] fe r θ CM θ p θ p F00/(γa 2 Q 2 0) R 0 /a = 4 R 0 /a = 6 R 0 /a = θ Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 6 / 14

7 Przykładowe konfiguracje równowagowe Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 7 / 14

8 Generacja kropel podwójnych i wielokrotnych w układach mikroprzepływowych podwójne złacze typu T objętości poszczególnych kropel kotrolowane przez zawory Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 8 / 14

9 Topologie równowagowe 1-emulsion 2-emulsion (a) (b) (c) 3-emulsion (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) (j) (k) Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 9 / 14

10 Diagram stabilności kropel podwójnych γ 0B /γ AB complete engulfing Janus (S 0 = - ) 8 partial - 1 B A nonengulfing - engulfing complete engulfing 1 γ 0A /γ AB Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 10 / 14

11 Stany metatrwałe kropel wielokrotnych complete engulfing Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne partial engulfing 11 / 14

12 Samoorganizacja kropel wielokrotnych time g Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 12 / 14

13 Samoorganizacja kropel wielokrotnych time g + - Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 12 / 14

14 Podsumowanie krople wielokrotne ulegaja samoorganizacji pod wpływem sił kapilarnych konfiguracje równowagowe zależa od topologii zadanych przez napięcia powierzchniowe oraz od stosunków objętości liczba możliwych topologii rośnie szybko z liczba faz (3 topologie dla 2 faz kroplowych, 11 dla 3,... ) otwarty problem: samoorganizacja czastek (kropel) na powierzchni kropli ciekłego kryształu Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 13 / 14

15 Podsumowanie krople wielokrotne ulegaja samoorganizacji pod wpływem sił kapilarnych konfiguracje równowagowe zależa od topologii zadanych przez napięcia powierzchniowe oraz od stosunków objętości liczba możliwych topologii rośnie szybko z liczba faz (3 topologie dla 2 faz kroplowych, 11 dla 3,... ) otwarty problem: samoorganizacja czastek (kropel) na powierzchni kropli ciekłego kryształu Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 13 / 14

16 Podsumowanie krople wielokrotne ulegaja samoorganizacji pod wpływem sił kapilarnych konfiguracje równowagowe zależa od topologii zadanych przez napięcia powierzchniowe oraz od stosunków objętości liczba możliwych topologii rośnie szybko z liczba faz (3 topologie dla 2 faz kroplowych, 11 dla 3,... ) otwarty problem: samoorganizacja czastek (kropel) na powierzchni kropli ciekłego kryształu Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 13 / 14

17 Podsumowanie krople wielokrotne ulegaja samoorganizacji pod wpływem sił kapilarnych konfiguracje równowagowe zależa od topologii zadanych przez napięcia powierzchniowe oraz od stosunków objętości liczba możliwych topologii rośnie szybko z liczba faz (3 topologie dla 2 faz kroplowych, 11 dla 3,... ) otwarty problem: samoorganizacja czastek (kropel) na powierzchni kropli ciekłego kryształu Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 13 / 14

18 Podsumowanie krople wielokrotne ulegaja samoorganizacji pod wpływem sił kapilarnych konfiguracje równowagowe zależa od topologii zadanych przez napięcia powierzchniowe oraz od stosunków objętości liczba możliwych topologii rośnie szybko z liczba faz (3 topologie dla 2 faz kroplowych, 11 dla 3,... ) otwarty problem: samoorganizacja czastek (kropel) na powierzchni kropli ciekłego kryształu Jan Guzowski (ICHF PAN) Krople wielokrotne 13 / 14

19 Program HOMING PLUS: Structure and Stability of Multiple Emulsions Grupa Mikroprzepływów i Płynów Złożonych prof. Piotra Garsteckiego, Instytut Chemii Fizycznej PAN, we współpracy z Wydziałem Fizyki UW poszukuje ambitnych studentów IV i V roku do wzięcia udziału w projekcie badawczym w dziedzinie mikroprzepływów. Proponujemy: - wynagrodzenie 1000 zł/mies. (niezależnie od ew. stypendium naukowego) - współpracę z Instytutem Maxa Plancka w Stuttgarcie, w tym możliwość wyjazdu na staż zagraniczny - pracę magisterską na jeden z poniższych tematów: 1. Samoorganizacja równowagowych konfiguracji kropel wielokrotnych (teoria i eksperyment) 2. Wykorzystanie urządzeń mikroprzepływowych do tworzenia mikrocząstek o zadanej morfologii (eksperyment) wymagania: ukończony I etap studiów (licencjat) dobre wyniki w nauce motywacja do pracy Pytania i zgłoszenia prosimy wysyłać do kierownika projektu dra Jana Guzowskiego, jguzowski@ichf.edu.pl Strona grupy badawczej