Ученые из Японии и Великобритании использовали компьютерное моделирование, чтобы определить, являются ли гидродинамические взаимодействия причиной расхождения между экспериментальными и теоретическими скоростями кристаллизации модельных коллоидных систем. Статья об этом была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Кристаллизация включает в себя две стадии — зарождение и рост. Этот процесс очень важен, так как характерен для большого количества материалов, включая металлы, органические соединения и биологические молекулы. Для исследования кристаллизации ученые используют в качестве модельных систем растворы коллоидных частиц, представляющих собой твердые сферы.

Но до сих пор при построении таких моделей наблюдалось большое расхождение между экспериментальными и теоретическими измерениями скорости кристаллизации. Это несоответствие, как правило, объясняется моделированием без учета гидродинамических взаимодействий.

Теперь ученые из Токийского университета показали, что дело не в этом типе взаимодействий. Они построили компьютерную модель, которая могла бы надежно описывать экспериментально наблюдаемое поведение реальных кристаллизующихся систем. Затем авторы провели моделирование кристаллизации модельной системы с учетом и без учета гидродинамических взаимодействий.

Результаты моделирования показали, что гидродинамические взаимодействия не влияют на скорость образования кристаллов, что противоречит принятому мнению.

Графики скорости кристаллизации были одинаковыми для расчетов как с гидродинамическими взаимодействиями, так и без них. Также новые данные согласовались с результатами, полученными другой исследовательской группой.

Работа ученых показала, что наличие гидродинамических взаимодействий не объясняет большое расхождение между экспериментальными и теоретическими скоростями зарождения кристаллов. Результаты исследования расширяют понимание процесса кристаллизации, но так и не позволяют объяснить серьезные расхождения между экспериментальными измерениями и теоретическими расчетами.