Os pesquisadores descobriram novos métodos para medir a pressão interna e a tensão superficial de nano gotas de líquido, como aquelas envolvidas na formação de nuvens e poluentes transportados pelo ar, para estudar como se comportam em diferentes ambientes.

Compreender a função dessas gotículas na formação de nuvens é relevante para o estudo das mudanças climáticas. De forma similar, poluentes aéreos também podem vir na forma de nanogotículas. Gotas nanométricas de líquido também são usadas em laboratórios para atuar como "reatores" em nanoescala - recipientes minúsculos para abrigar reações químicas em alta concentração. Para entender como as nanogotículas se comportam em cada um desses contextos, um pesquisador deve ser capaz de medir propriedades como pressão interna e tensão superficial.

Nova pesquisa conduzida por Feng Wang, U of A professor associado de físico-química, junto com o estudante de graduação Kai-Yang Leong, encontrou métodos para calcular essas propriedades. A pesquisa, financiado pela National Science Foundation, foi publicado no Journal of Chemical Physics .

Wang explicou que, porque as gotículas em nanoescala são altamente curvas, sua tensão superficial não pode ser calculada da mesma maneira que a tensão superficial de um líquido com superfície plana. Essas minúsculas gotículas também são difíceis de estudar porque evaporam rapidamente.

"Um entendimento conclusivo sobre a tensão superficial das nanogotículas está longe de ser alcançado, "disseram os pesquisadores em seu artigo.

A fim de encontrar a tensão superficial, os pesquisadores devem saber a pressão interna da gota. Métodos estabelecidos de cálculo de pressão em líquidos usam uma medida chamada pressão virial, que usa força e distância para calcular a pressão. Esses métodos funcionam bem para grandes quantidades de líquido, mas não para pequenas gotículas, onde pequenas mudanças na distância têm um efeito mais pronunciado.

Wang e Leong usaram o U of A High Performance Computing Center para desenvolver um novo método de cálculo da pressão interna de uma nanogotícula.

Usando um tipo de modelagem computacional chamada simulação de dinâmica molecular, os pesquisadores foram capazes de calcular a pressão interna das nanogotículas, estabelecendo primeiro a relação entre a densidade e a pressão das gotículas. Uma vez que a densidade da água pode ser estabelecida, os pesquisadores poderiam então usar isso como um proxy para calcular a pressão.

"Para o melhor de nosso conhecimento, o uso de um proxy para medir a pressão não foi feito em uma simulação, "disseram no jornal.