Американские ученые исследовали процесс испарения и образования следов капель 66 образцов виски в разных степенях разбавления. За счет смятия пленки из органических компонентов виски на поверхности капли при ее полном высыхании образовывались уникальные рисунки, которые авторы работы сравнивали между собой.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.
То, как будет высыхать капля зависит от свойств ее компонентов, природы нелетучих растворенных веществ и частиц, а также условий окружающей среды. Понимание поведения нелетучих компонентов очень важно для создания новых покрытий. Одной из проблем, которые возникают при попытке создания равномерного покрытия — это так называемый эффект кофейного пятна. За счет капиллярного эффекта растворенные нелетучие вещества при высыхании оказываются у краев капли. Иногда это может быть полезно, например для создания наноструктур, но обычно от него стараются избавиться.
Для подавления этого эффекта ученые добавляют в смеси различные вещества для выравнивания концентрации нелетучих компонентов на поверхности, в том числе виски. Структура образующейся пленки сильно зависит от состава смеси: смятие ровного слоя за счет межмолекулярных взаимодействий, степень влияния которых зависит от природы компонентов виски, может приводить к образованию полостей, формирующих уникальный рисунок. Виски состоит в основном из растворимых в спирте и амфифильных, то есть содержащих в себе как гидрофильные, так и гидрофобные участки, молекул. Разбавление напитка водой способствует переносу химических веществ к поверхности капли, а также образованию наноразмерных (30-90 нанометров) агломератов.
Адам Карритерс (Adam D. Carrithers) с коллегами из Луисвиллского университета надблюдали за поведением таких наноразмерных агломератов из нелетучих компонентов 66 образцов американского виски, которые образуют уникальные рисунки при высыхании пятна. Исследователи тестировали 56 марок бурбона, а также пшеничный, ржаной, солодовый и теннесийский виски. Авторы разбавили сорокаградусный напиток до объемного содержания спирта от 10 до 35 процентов шагом в пять процентов и сравнили полученные с помощью сканирующего электронного миикроскопа изображения паттернов после испарения летучих компонентов. Следить за возникающими потоками жидкости ученым позволили флуоресцентные микрочастицы диаметром в пол микрона.
При попадании на твердую поверхность, агломераты в капле разбавленного виски поднимались к ее поверхности за счет возникновения потока Марангони. Вместе с этим, так как этанол имеет меньшее поверхностное натяжение, он также стремился к поверхности и захватывал с собой нерастворимые в воде вещества, которые образовали однослойную пленку. По мере испарения летучих компонентов, пленка «сминалась», а в объеме капли возникли капиллярные потоки, направившие флуоресцентные частицы периметру пятна.
Элементный анализ пленок показал, что содержание углерода в местах складок на 17 процентов выше, чем в однослойных областях пленки, что свидетельствует о повышенной концентрации органических веществ в «складках».
Единственным американским виски, который не образовывало паттерна, оказался образец 42-летнего напитка. Авторы объясняют это наличием большого количества поверхностно-активных веществ в выдержанном виски. При этом капли разбавленного неамериканского виски, такого как скотч, бренди и ирландский виски, также не образовывали рисунка при высыхании.
Ранее сообщалось, что в мире заканчиваются запасы ирландского виски.
