第3回富山応用数学セミナー

表面張力勾配により駆動される粒子・液滴の運動と変形の関係

樟脳やアルコールなどの界面活性を持つ物質を含む粒子や液滴を水面に浮かべると、分子が水面に放出され、化学物質の濃度場が生成される。 この分子は水面の表面張力を下げるため、濃度場の空間不均一性に起因する表面張力勾配によって粒子または液滴が駆動される。 円形の粒子または液滴では、濃度場は中心に対して等方的になるはずであり、そのような場合には、粒子または液滴の運動は自発的な対称性の破れにより起こる。 一方、粒子または液滴が円以外の非対称な形状である場合には、動きの方向は形状により影響を受ける。 そこで、我々は、楕円形や三角形など異方的な形状の粒子や、そのような形状に変形する液滴が表面張力勾配によって駆動される場合に、形状と運動がどのように影響しあうかを実験及び理論の両面から調査した。 さらには、円形から大きく変形した液滴の場合についても実験的に調査し、理論的なアプローチの方向性を探った。