Ontbijtonderzoek: het omgekeerde Cheerios-effect

Dat blijkt uit onderzoek van wetenschappers van onder meer het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente en de Queen Mary University of London. Ze publiceren over het opmerkelijke effect in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Het fenomeen dat drijvende objecten die normaal niet drijven samenklonteren - zoals ontbijtgranen in een kom melk - staat al bekend als het Cheerios effect, genoemd naar het populaire Amerikaanse ontbijtproduct. Je ziet het bijvoorbeeld ook bij luchtbellen in een glas frisdrank. Het effect wordt veroorzaakt door oppervlaktespanning of grensvlakspanning, de kracht die ervoor zorgt dat druppels perfect rond zijn.

De onderzoekers introduceren nu voor het eerst het ‘omgekeerde Cheerios effect’. Volgens dit scenario zijn de rollen van vloeistof en vaste stof omgedraaid: vloeistofdruppels gaan de interactie aan als ze op een vast – maar wel zacht – oppervlak komen te liggen.

Het Cheerios-effect heeft onderzoekers de laatste jaren geïnspireerd tot een nieuwe technologie om geavanceerde materialen te maken. Ook heeft het fysici geholpen om zwaartekracht-implosies insterrenstelsels beter te begrijpen. De onderzoekers verwachten dat het ‘inverted Cheerios effect’ op dezelfde manier nieuwe mogelijkheden opent in engineering en life sciences.

Een autoruit die nooit meer beslaat

Zo is het precies besturen van druppels toe te passen in technologie waarin druppels van water of andere vloeistoffen een rol spelen. Een simpel voorbeeld is een autoruit die niet meer beslaat. Op welke manier de druppels bijeenkomen of uitspreiden, is te besturen via de dikte van de zachte laag.

De druppeltjes vervormen het oppervlak waarop ze komen te liggen. Dankzij die vervorming ontstaat interactie. Dit heeft enige verwantschap met de algemene relativiteit, waarin we weten dat sterrenstelsels of zwarte gaten elkaar beïnvloeden doordat ze de ruimte om hen heen vervormen. In dit geval is het bijzonder dat de interactie niet via de druppels zèlf worden gestuurd, maar door het medium aan te passen.

Druppels die elkaar aantrekken op een dik gel-oppervlak

Bron: http://www.pnas.org/content/early/2016/06/10/1601411113.abstract