夏の暴風雨によって作られたずさんな泥だらけの水たまりは、舗装または地面のくぼみに境界を負っています。 しかし、一杯のワインが（仮に）完全に平らなカウンタートップにこぼれた場合、水たまりが永遠に広がるのを防ぐのは何ですか？ 今まで、流体の流れに関する物理学者の説明は、水たまりが止まる理由を実際には説明できませんでした。
マサチューセッツ工科大学の研究者が答えを持っている、とインサイドサイエンスのチャールズQチェは報告します。
古典的なモデルを使用すると、物理学者は液体の広がりを「重力と表面張力の競合」の結果として説明するでしょう、とチェ氏は書いています。 重力は液体を引き下げ、水たまりを広げます。一方、分子が互いにしっかりと垂れ下がる表面張力は、液滴をビーズにします。
しかし、古典的なモデルは水たまりの最終的な形状を説明するために使用できますが、そもそも水たまりがどのように広がり始めたかは説明しません。 代わりに、計算は、水たまりの端の力が強すぎてまったく拡散できないことを意味します。 「この問題を巨視的に見ると、水たまりが広がるのを止めるものは何もありません。 MITの大学院生であるプレスリリースでアミールパフラヴァンは説明します。
明らかに、水たまりは広がっているので、物理学者はモデルを微調整して理由を説明します。 Michael Schirberは、 APS Physicsについて次のように書いています。
一般的な解決策の1つは、薄い顕微鏡フィルムが水たまりの前の表面を覆っていると仮定することです。 このような前駆体フィルムは、薄い「平らなシート」に完全に膨張する水たまり（いわゆる「完全な濡れ」の場合）で観察されていますが、短距離に広がって停止する水たまりを説明できません（部分的濡れ）。
現在、Pahlavanと彼の同僚は、水たまりを止めるもの、つまりナノスケールで作用する力を解明しました。 研究者は、ファンデルワールス力と呼ばれるものが作用し始める厚さ100ナノメートル未満の液体の膜を検討しました。 この相互作用は、原子の周りをバズる電子雲がランダムに変動し、その電荷が分子のある領域に蓄積する傾向があり、わずかに正とわずかに負の領域を作成する現象を表します。 隣接する分子は同じことを行い、その結果、分子は互いに引き付けられるか反発されます。
これらの力は、液体、水たまりの周囲の空気、および水たまりが置かれている表面内で作用し、その大きさに関係なく、水たまりが広がるのを防ぐのに十分です。 研究者は、結果をジャーナルPhysical Review Lettersに発表しました 。
彼らのモデルは、液体を流すことで電子機器を冷却する方法から、地下の二酸化炭素を隔離する方法まで、いくつかの用途に適用できます（二酸化炭素を含む液体を多孔質岩に注入するなど）。 しかし、これらのアプリケーションでは、研究者はモデルを拡張して、液体が粗い表面をどのように流れるかを説明する必要があります。 「実際の表面が完全に平らで滑らかになることはありません」と、PahlavanはInside Scienceの Choiに語ります。 「[T]常に考慮すべき粗さがあるため、多くの新しい機能が発生します。」
