Ve svém článku ve Physical Review E představují prof. Malijevský a kol. podrobnou teoretickou a numerickou studii jevů úplného smáčení a vysychání na sinusoidálně zvlněných stěnách. Analýzou chování adsorpce na rozhraní blízko nasycení autoři odhalují, jak geometrie stěny a rozsah interakcí určují strukturu mezifázového rozhraní.
Studie rozlišuje dva režimy: úplné vysychání při krátkodosahových (SR) interakcích a úplné smáčení při dlouhodosahových (LR) van der Waalsových silách. S využitím teorie funkcionálu hustoty (DFT), doplněné o nelokální Hamiltoniánovu teorii (pro SR systémy) a aproximaci „sharp-kink“ (pro LR systémy), jsou odvozeny přesné škálovací zákony pro výšku adsorpční vrstvy a její zvlnění.
Pro SR systémy se odchylka výšky rozhraní od rovinné stěny při malých amplitudách škáluje kvadraticky s amplitudou zvlnění a při silnějších zvlněních přechází do lineárního režimu s logaritmickou korekcí. Amplituda zvlnění klesá lineárně s odchylkou chemického potenciálu od nasycení δμ. Naproti tomu LR systémy vykazují odlišné škálování: odchylka výšky se škáluje jako δμ1/3 a amplituda zvlnění jako δμ4/3. Tyto předpovědi jsou silně podpořeny numerickými výpočty pomocí mikroskopické DFT.
Tato práce představuje novou mezoskopickou teorii ověřenou mikroskopickým modelováním, která zdůrazňuje klíčovou roli geometrie stěny a rozsahu interakcí pro fázového chování na rozhraní. Získané poznatky mají široký význam pro nanofluidiku, řízení smáčivosti a design strukturovaných povrchů. Budoucí rozšíření směřují k realističtějším geometriím a nerovnovážným systémům, například aktivní hmotě v blízkosti hrubých stěn.
Reprezentativní profil rovnovážné hustoty v blízkosti sinusoidální stěny. Zelená křivka vymezuje mezifázové rozhraní, které je na nanoměřítku zvlněné
- Malijevský A.*, Pospíšil M., Magočiová M., Janek J.: Complete wetting and drying at sinusoidal walls. Phys. Rev. E 2025, 112, 015502. doi.org/10.1103/2d7c-6t3t