# Дерек Маллер воссоздал обратный эффект Лейденфроста Источник: https://www.youtube.com/watch?v=M2CMH57hXmY Канал: Veritasium Опубликовано: 25.01.2019 --- Известный научно-популярный ведущий Дерек Маллер в новом выпуске канала Veritasium исследовал удивительное физическое явление — обратный эффект Лейденфроста. В отличие от классического феномена, здесь левитирующие капли не испаряются, а могут двигаться самостоятельно почти бесконечно. Эксперимент, проведенный совместно с авторами недавних научных публикаций, открывает неожиданные перспективы для стерильной транспортировки живых клеток и эмбрионов. ## 🧪 От классики к инверсии: природа физического феномена [[JUMP:0:00]] Классический эффект Лейденфроста знаком многим: это явление, при котором капля летучей жидкости (например, воды) левитирует над сильно нагретой поверхностью. Капля удерживается на весу благодаря образующейся под ней тонкой паровой подушке, которая изолирует ее от прямого контакта с горячим металлом. В своем новом выпуске Дерек Маллер решил воспроизвести гораздо более редкое и удивительное явление — обратный эффект Лейденфроста. В этом случае капля комнатного силиконового масла заставляется левитировать над ванной с жидким азотом. Этот эффект называют обратным, поскольку поддерживающий пар генерируется не самой каплей, а ультрахолодной жидкостью под ней. Жидкий азот активно испаряется под воздействием тепла от капли, создавая необходимую газовую прослойку. Прочитав несколько свежих научных публикаций на эту тему, Дерек Маллер связался по телефону с одним из авторов исследований, чтобы узнать секреты создания стабильной установки. Ученый заверил ведущего, что эксперимент достаточно прост и его легко повторить при наличии жидкого азота. Для сборки экспериментальной установки, по словам исследователя, требуются простые компоненты: * Плотная пенопластовая коробка размером примерно 20 на 20 сантиметров для термоизоляции. * Два химических стакана разного размера, вставляющихся один в другой. * Жидкий азот и силиконовое масло высокой очистки. ## 🥶 Секреты сборки: как укротить кипящий азот [[JUMP:1:14]] Конструкция Дерека Маллера состояла из пенопластового блока с цилиндрическим вырезом, куда заливался жидкий азот. Это позволяло максимально охладить окружающее пространство и изолировать рабочую зону от теплого комнатного воздуха. Внутрь помещался большой химический стакан, также заполненный жидким азотом, который бурно кипел. Однако для успеха эксперимента требовалось создать особую зону в самом маленьком, внутреннем стакане. Благодаря градиенту температур азот во внутреннем стакане переставал кипеть и становился абсолютно неподвижным. Дерек Маллер подчеркнул, что именно спокойная, некипящая поверхность жидкого азота является ключевым условием для наблюдения эффекта. Для первого теста ведущий взял 100 микролитров силиконового масла и капнул его на поверхность неподвижного азота. Масло мгновенно разделилось на множество мелких капель, которые начали левитировать, но азот во внутреннем стакане быстро закипел, нарушив чистоту эксперимента. Внезапно в повествование вмешивается «Дерек из будущего», который с иронией извиняется за свою прическу и сообщает, что едет стричься. Он объясняет зрителям, что из-за бурного кипения азота в первом тесте рассмотреть эффект во всех деталях не удалось, поэтому он предпринял вторую попытку на следующий день, полностью обновив установку. ## 🔄 Вечное движение замороженной капли [[JUMP:3:07]] Во время второй попытки, используя обычную соломинку, Дерек Маллер аккуратно поместил каплю силиконового масла на очищенный азот. Результат превзошел ожидания: капля начала активно и непрерывно перемещаться от стенки к стенке стакана. По словам ведущего, самым поразительным свойством обратного эффекта Лейденфроста является его потенциальная бесконечность. В научных лабораториях такое автономное движение капель удавалось наблюдать на протяжении десятков минут. В классическом эффекте капля быстро испаряется, так как сама отдает вещество на создание паровой подушки. Здесь же поддерживающий газ поставляет азотная ванна, поэтому левитация продолжается даже после того, как сама капля масла полностью замерзает. Тепло для испарения азота поступает не только от капли, но и из окружающей теплой атмосферы. Несмотря на то, что Дереку удалось остановить кипение во внутреннем стакане, его домашняя установка оставалась нестабильной. Пузыри кипящего азота во внешнем стакане вызывали микровибрации, мешавшие идеальному движению капли. В профессиональной же лаборатории капли движутся по строгим, идеально прямым траекториям. ## 🌊 Тайна самоходной капли: почему она движется? [[JUMP:3:48]] Долгое время ученые фиксировали хаотичные перемещения капель, но никто не мог детально объяснить физику этого процесса. Собеседник Дерека раскрыл механизм, который они обнаружили на границе раздела сред. Оказывается, паровая прослойка под каплей распределена неравномерно. Из-за того, что каплю невозможно опустить на поверхность идеально ровно, под ней возникают крошечные нестабильности — капиллярные волны. Дерек Маллер продемонстрировал этот процесс на замедленной съемке: при падении капли на жидкий азот в центре стакана отчетливо видны расходящиеся волны. Эти микроволны создают под каплей выраженную геометрическую асимметрию. В результате асимметрии с одной стороны капли выделяется и выходит гораздо больше азотного газа, чем с другой. Логично было бы предположить, что этот поток должен толкать каплю в противоположную сторону по принципу реактивной тяги, но физика процесса работает иначе. Ученые выяснили, что поток вырывающегося газа буквально увлекает и тащит каплю за собой за счет сил вязкого трения. Ведущий привел наглядную аналогию: точно так же сильный ветер набегающего потока воздуха толкает капли дождя вверх по лобовому стеклу движущегося автомобиля. Эта гидродинамическая нестабильность циклически возрождается каждый раз, когда капля приближается к препятствию. У стенки стакана азот образует небольшой мениск (искривление поверхности). Капля начинает взбираться на него, направление выталкивающей силы меняется на противоположное, и капля отскакивает назад, рисуя в стакане красивую многолучевую звезду. ## 🔬 От капель масла к криоконсервации эмбрионов [[JUMP:5:36]] На вопрос Дерека о практическом применении данного открытия ученый рассказал о прорывных возможностях в области биологии и медицины. Речь идет о криоконсервации ранних эмбрионов, состоящих всего из десятка клеток. Обычно эмбрионы помещают в защитную жидкость (криопротектор) и опускают в жидкий азот. Главная задача эмбриологов — добиться максимально высокой скорости охлаждения. Если заморозка происходит мгновенно, внутри клеток не успевают сформироваться острые кристаллы льда, способные разорвать клеточные мембраны. По мнению исследователя, вместо обычного масла на азотную ванну можно помещать микрокапли с живыми эмбрионами и криопротектором. За счет обратного эффекта Лейденфроста капля будет мгновенно замерзать в идеальных условиях, превращаясь в стекловидное тело без повреждения структуры клеток. Более того, используя систему специальных каналов, ученые могут бесконтактно управлять движением этих самоходных капель. Это позволит автоматизировано перемещать, сортировать и замораживать биоматериалы без малейшего риска их загрязнения, поскольку капли физически не соприкасаются с какими-либо твердыми поверхностями. ## 🚗 Внеклассное чтение: Кремниевая долина и дорожные пробки [[JUMP:6:53]] В финальной части видео Дерек Маллер поблагодарил зрителей за поддержку на платформе Patreon и перешел к традиционному спонсорскому блоку от аудиосервиса Audible. Ведущий поделился личной историей о том, как по дороге в парикмахерскую он спасался от знаменитых пробок Лос-Анджелеса за прослушиванием новой книги. Его выбором стал бестселлер журналиста Джона Керрейру «Дурная кровь: Обман и тайны в стартапе Кремниевой долины» (Bad Blood: Secrets and Lies in a Silicon Valley Startup). Книга рассказывает историю взлета и падения скандально известной компании Theranos и ее основательницы Элизабет Холмс. Холмс бросила Стэнфорд ради создания медицинской технологии, которая оценивалась инвесторами в 10 миллиардов долларов, но в итоге оказалась масштабным мошенничеством. Дерек предложил своей аудитории воспользоваться бесплатным 30-дневным триалом на Audible для скачивания этой или любой другой книги из огромного каталога платформы. Он отметил удобство прослушивания книг в машине, спортзале или на ходу с любого устройства. Преимущества подписки, о которых рассказывает ведущий: * Ежемесячное получение одного кредита на покупку абсолютно любой аудиокниги. * Возможность переноса неиспользованных кредитов на следующий месяц. * Бесплатный обмен непонравившейся книги без лишних вопросов. * Доступ к постоянно обновляемой библиотеке эксклюзивных фитнес- и велнес-программ для поддержания здоровья. В завершение выпуска Дерек еще раз выразил признательность платформе Audible и своим подписчикам за возможность создавать качественный научно-популярный контент.