活性水/エタノールヤヌス液滴のキネティクス

Kinetics of active water/ethanol Janus droplets.

• Menglin Li
• Mahmoud Hosseinzadeh
• Ignacio Pagonabarraga
• Ralf Seemann
• Martin Brinkmann
• Jean-Baptiste Fleury

抄録

水/エタノール混合液からなる液滴は、油/界面活性剤溶液中で自発的に自走し、生成時の初期エタノール濃度にもよりますが、最大で3段階に進化します。自走すると、液滴は油相中での連続的な運動中に界面活性剤分子を吸収します。エタノールの連続的な損失と組み合わせて、この周囲の相との質量交換は、水とエタノールの混合物の自発的な相分離をもたらし、最終的には特徴的なヤヌス液滴の形成につながる可能性がある。実験的な証拠に支えられて、液滴生成の最終段階における推進速度とその液滴半径に伴うスケーリングを説明できる単純なモデルを提案する。

Droplets made of a water/ethanol mixture spontaneously self-propel in an oil/surfactant solution and, depending on the initial ethanol concentration at the time of production, may evolve in up to three stages. Upon self-propulsion the droplets absorb surfactant molecules during their continuous motion in the oily phase. In combination with the continuous loss of ethanol this mass exchange with the ambient phase may lead to a spontaneous phase separation of the water/ethanol mixture, and eventually to the formation of characteristic Janus droplets. Supported by experimental evidence, we propose a simple model that is able to explain the propulsion velocity and its scaling with the droplet radius in the last stage of the droplet evolution.