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Tuesday, April 20, 2021

“कॉफी रिंग” बनाने के पीछे भौतिकी रहस्य उजागर

कॉफी के छल्ले

मोनाश विश्वविद्यालय के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय शोध टीम ने पहली बार एक सतह पर बूंदों के संपर्क कोण की जांच करके और वे कैसे सूखते हैं, इसके बारे में ‘कॉफी के छल्ले’ के निर्माण के पीछे के रहस्य की खोज की है।

मोनाश विश्वविद्यालय और कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से जुड़े शोध सहयोग ने एक गणितीय मॉडल भी विकसित किया है, जो यह अनुमान लगाने में सक्षम है कि हार्ड गोलाकार कण प्रणालियों में एक कॉफी की अंगूठी कब देखी जा सकती है।

मोनाश विश्वविद्यालय में केमिकल इंजीनियरिंग विभाग में बायोप्रिया (ऑस्ट्रेलिया के बायोरसोर्स प्रोसेसिंग रिसर्च इंस्टीट्यूट) के निदेशक प्रोफ़ेसर गिल गार्नियर ने एक अंतरराष्ट्रीय टीम का नेतृत्व किया, जो यह बताती है कि वाष्पीकृत बूंदों से कैसे पैटर्न बनते हैं – एक ऐसी घटना जिसने वर्षों से चिकित्सकों को रहस्यमय बना दिया है।

प्रोफेसर गार्नियर ने कहा कि बायोप्रिया से डॉ। माइकल हर्टेग द्वारा बनाई गई इस खोज से रक्त निदान के क्षेत्र में दरवाजे खुल सकते हैं, खासकर एनीमिया और अन्य रक्त रोगों के उपचार की खोज के लिए।

कॉफी के छल्ले भौतिकी

एक नए अध्ययन ने ‘कॉफी के छल्ले’ के पीछे के रहस्य को खोजा है और यह रक्त निदान में अनुसंधान को कैसे आगे बढ़ा सकता है। साभार: मोनाश यूनिवर्सिटी

पैटर्न का निर्माण कोलाइडल तरल पदार्थ, जैसे दूध, कॉफी, पेंट, एरोसोल और रक्त को सुखाने में एक सामान्य घटना है।

बूंदों में सबसे आम एक अंगूठी वितरण है जहां तरल कणों को किनारे पर स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिसे सूखने पर कॉफी की अंगूठी के रूप में संदर्भित किया जाता है। यह जमा कई विनिर्माण प्रक्रियाओं में प्रतिकूल है और भवन, चिकित्सा और इंजीनियरिंग व्यवसायों में मूलभूत रुचि विशेषज्ञों का है।

उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि संपर्क कोण जिस पर एक गीला सतह पर एक छोटी बूंद रखी जाती है, कॉफी कोणों के प्रसार को निर्धारित करता है। जब छोटी बूंद को उच्च संपर्क कोण पर रखा जाता है, तो कोई कॉफी के छल्ले मौजूद नहीं होते हैं।

“हमारे शोध ने सतह और इसकी ठोस सामग्री पर बूंदों के निलंबन से बने संपर्क कोण की पहचान की, जो कॉफ़ी रिंग गठन के दो महत्वपूर्ण शासी चर के रूप में है,” प्रोफेसर गर्नियर ने कहा।

“हालांकि सफल मॉडलिंग पहले हासिल की गई है, हम पहली बार यहां दिखाते हैं कि प्रत्येक संपर्क कोण के लिए, एक महत्वपूर्ण प्रारंभिक कोलाइड वॉल्यूम अंश है, जिस पर कोई रिंग जैसा पैटर्न नहीं बनेगा।

“अनिवार्य रूप से, संपर्क कोण जितना कम होगा, रिंग प्रोफाइल की संभावना उतनी ही अधिक होगी।”

जब एक छोटी बूंद को एक सतह पर रखा जाता है, तो यह जल्दी से एक स्पष्ट संतुलन स्थिति में पहुंच जाता है, जो छोटी बूंदों के लिए, संपर्क कोण और त्रिज्या द्वारा पूरी तरह से परिभाषित किया जा सकता है।

वाष्पीकरण की दर और बूंद की सतह पर द्रव्यमान की तरलता की भिन्नता कई कारकों पर निर्भर करती है, जिसमें द्रव का वाष्प दबाव, छोटी बूंद की सतह की ज्यामिति और साथ ही आसपास के वायुमंडल का वेग और आंशिक दबाव शामिल है।

एक Eppendorf विंदुक के साथ एक सब्सट्रेट पर समाधान के 6µL छोटी बूंद रखकर सूखे प्रयोगों का आयोजन किया गया था। 23 डिग्री सेल्सियस और 50 प्रतिशत सापेक्ष आर्द्रता पर आयोजित आर्द्रता और तापमान नियंत्रित कमरे में सूखने के लिए छोड़ दिया गया था।

डॉ। गार्नियर ने कहा, “हमने दिखाया कि कॉफ़ी रिंग की मौजूदगी या अनुपस्थिति को केवल निलंबन में कणों के प्रारंभिक मात्रा अंश और ब्याज की सतह पर निलंबन द्वारा गठित संपर्क कोण द्वारा भविष्यवाणी की जा सकती है।”

“इस खोज का उपयोग करते हुए, हम तब कई तरल बूंदों का उपयोग करके संपर्क कोणों से कॉफी रिंग के गठन की भविष्यवाणी करने के लिए एक मॉडल की गणना करने में सक्षम थे।

“यह मॉडलिंग तकनीक और इसके परिणामस्वरूप अंतर्दृष्टि विनिर्माण और नैदानिक ​​तकनीकों का अनुकूलन करने के लिए नए शक्तिशाली उपकरण हैं।”

संदर्भ: “माइकल जे। हर्टेग, क्लेरे रीस-ज़िमरमैन, रिको एफ। ताबोर, अलेक्जेंडर एफ। रॉथ और गिल गार्नियर द्वारा 1 फरवरी, 2121 को” कण के निलंबन के बूंदों में सूखने पर कॉफी की अंगूठी बनाने का पूर्वानुमान। कोललोइड और इंटरफ़ेस विज्ञान के जर्नल
डीओआई: 10.1016 / j.jcis.2021.01.092

यह काम ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद द्वारा Haemokinesis और एक ऑस्ट्रेलियाई सरकार अनुसंधान प्रशिक्षण कार्यक्रम छात्रवृत्ति के साथ वित्त पोषित किया गया था।

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