Kapilární kondenzace je dobře známý jev, kdy vlivem stísněného prostředí dochází ke změně podmínek kondenzace. Tento jev se nejen vyskytuje velmi běžně v přírodě, ale hraje i významnou úlohu pro řadu technologických aplikací. Ačkoli popis toho jevu je pro jednoduché modely (např. rovinné či cylindrické geometrie) dobře známý, ukazuje se, že pro složitější systémy jsou jeho projevy daleko komplexnější.
Cílem nedávné teoretické studie pod vedením prof. Alexandr Malijevského, publikované v časopise Physical Review E, byly predikce fázového chování molekulárního systému omezeného párem pevných stěn konečné délky, které jsou neparalelní a svírají úhel α s (např.) vertikální rovinou. Ukázali jsme, že rotace stěn o úhel α, která narušuje symetrii systému, významně obohacuje fázové chování systému. Speciálně, systém v tomto případě nevykazuje jeden, ale dva typy kapilární kondenzace, které jsme nazvali jako “single-pinning” (SP) a “double-pinning” (DP), a které lze charakterizovat pomocí jednoho, resp. dvou kontaktních úhlů, které tvoří menisky se stěnou v kondenzovaném stavu. Pro oba typy kapilární kondenzace jsme zformulovali odpovídající modifikovanou Kelvinovu rovnici a vymezili podmínky, za kterých k danému typu kondenzace dochází. Dále jsme pro tento model sestrojili globální fázový diagram a ukázali, že se typ kapilární kondenzace mění se změnou úhlu α od DP k SP a dále opět od SP k DP (viz obr. 1). Systém též vykazuje chování, které má těsnou souvislost s jinými fázovými jevy v jiných systémech a tyto spojitosti jsme podrobně popsali.
Obr. 1: Sekvence rovnovážných kondenzovaných stavů se změnou inklinace. Pro malé úhly α je systém ve stavu DP, ale poté zaujme stav SP, kdy se horní meniskus odpoutá od konce stěn a sjíždí postupně dolů, až dosáhne svého minima. Poté začne opět stoupat, až dosáhne konce stěn, kdy se dostane znovu do stavu DP
- Malijevský A.*, Janek, J.: Capillary condensation between nonparallel walls. Physical Review E. 2024, 109, 054801. doi: 10.1103/PhysRevE.109.054801