Zjawisko, w ramach którego tworzą się tak nietypowe wzory, jest określane mianem niestabilności Saffmana-Taylora. Poza tym, iż wyglądają one bardzo efektownie, mogą być zarazem źródłem cennych informacji. Wnioski, do których doszli chemicy stojący za ostatnimi badaniami zostały zaprezentowane na łamach Physical Review Fluids.
Czytaj też: Chemia do poprawki! Ten związek uznawano za niemożliwy do wytworzenia
Przykładem cieczy niemieszających się może być olej i woda. Ze względu na różne stopnie lepkości, mogą one tworzyć charakterystyczne wzory, a toku prowadzonych eksperymentów naukowcy mieszali różne warianty, analizując tego owoce. W kontekście realnych zastosowań mówi się chociażby o projektowaniu strategii na potrzeby wychwytywania węgla z atmosfery i jego późniejszego przechowywania.
Jeden ze sposobów na takie magazynowanie polega na składowaniu w ziemi. W związku z tym zdobycie informacji na temat interakcji zachodzących między płynami jest łakomym kąskiem dla naukowców. Dlaczego? Bo opisywane zjawisko dotyczy nie tylko płynów, ale również gazów – z dwutlenkiem węgla włącznie. Zasada jest następująca: im niższa lepkość, tym wyższa prędkość poruszania się.
Obiekty uwiecznione przez chemików to w rzeczywistości wzory powstałe podczas interakcji dwóch niemieszających się cieczy, co ma miejsce w ramach tzw. niestabilności Saffmana-Taylora
W ramach niestabilności Saffmana-Taylora powstają natomiast fajerwerki takie jak na zdjęciu głównym. Do wystąpienia tego fenomenu potrzeba dwóch niemieszających się płynów umieszczonych w zamkniętej, małej przestrzeni. W takim układzie płyn o niższej lepkości zaczyna naciskać na ten o wyższej, co prowadzi do powstawania charakterystycznych wzorów.
Przejdźmy jednak do potencjalnych praktycznych zastosowań wiedzy zebranej w tym zakresie. W odniesieniu do przechowywania dwutlenku węgla w ziemi – polegającego na wtłaczaniu go do wody (mającej wyższą lepkość) znajdującej się pod powierzchnią – również mamy do czynienia z niestabilnością Saffmana-Taylora. Badania wykazały bowiem, iż to, kiedy i jak płyn jest wstrzykiwany do układu, może wpływać na rozwój sytuacji.
Czytaj też: Amerykańska technologia to święty Graal elektrochemii. Usuwa dwutlenek węgla, a dostarcza paliwa
To cenna informacja, ponieważ może być kluczowa dla zwiększenia skuteczności składowania węgla i zapobiegania jego ucieczce do atmosfery. O zapotrzebowaniu na poprawę sytuacji najlepiej świadczy fakt, że o ile w ubiegłym roku funkcjonowało około 50 placówek zajmujących się magazynowaniem węgla pod ziemią, tak w trakcie rozwoju było wtedy ponad 500 takich obiektów. Wszelkie postępy będą więc mile widziane.