Fizičari su otkrili da se pješčane granule ponašaju kao tekućine različitih gustoća kada se miješaju - one se miješaju i plove.

Kretanje u toku rasutih materijala kao što su pijesak i čestice katalizatora koji se koriste u kemijskim primjenama

reaktora, nalazi se u osnovi širokog spektraprirodni fenomeni – od klizišta do vulkanskih erupcija. Isti se mehanizam koristi u industrijskim procesima u rasponu od farmaceutske proizvodnje do hvatanja ugljika. Kretanje i miješanje krutih tvari često pokazuju zapanjujuće sličnosti s tekućinama, kao što se događa u pokretnim pješčanim dinama, lavinama i živom pijesku. U isto vrijeme, fizika koja leži u osnovi takvih granularnih tokova nije tako jasna kao tokovi tekućina.

Nedavno otkriće Chrisa Boycea, izvanrednog profesora kemije.Inženjering na Sveučilištu Columbia, objašnjava prirodu nove obitelji gravitacijskih nestabilnosti u zrnatim česticama različite gustoće koje pokreću plinovi. U tekućinama se slični procesi ne događaju. U suradnji sa grupom profesora energetike i inženjerstva Christopha Müllera na ETH Zurich, Beuysov tim otkrio je neočekivanu nestabilnost sličnu Rayleigh-Tayloru gdje se lakša zrnca uzdižu kroz teža zrna u obliku "prstiju" i "mjehurića zrna". Rayleigh-Taylorova nestabilnost proizlazi iz interakcije dviju tekućina različite gustoće koje se ne miješaju — na primjer, ulja i vode, jer lakša tekućina odbija težu. Ovo nikada prije nije viđeno između dva suha zrnasta materijala.

Boyceova studija je prvi put pokazala da je "mjehurić"iz laganog pijeska može se uzdići kroz teški pijesak, pod uvjetom da su obje vrste pijeska podložne vertikalnim vibracijama i strujanju plina prema gore. Znanstvenici su otkrili da baš kao što se mjehurići zraka i ulja dižu u vodi jer su lakši od vode i ne žele se miješati s njom, mjehurići laganog pijeska prolaze kroz teški pijesak, čak i ako se te dvije vrste pijeska temeljito pomiješaju.

“Vjerujemo da će se naše otkriće promijenitiznanost”, napominje Boyce. “Pronašli smo “granularni” analog tekućih mehaničkih nestabilnosti. "Naši rezultati ne samo da mogu objasniti geološke formacije i procese koji leže u pozadini formiranja mineralnih naslaga, već se također mogu koristiti u tehnologiji obrade praha u energetskoj, građevinskoj i farmaceutskoj industriji."

Istraživači su također otkrili da plinprotok koji djeluje na pijesak također stvara druge gravitacijske nestabilnosti, uključujući kaskadno grananje zrnate kapljice prema dolje. Također su pokazali da se Rayleigh-Taylorova nestabilnost kao nestabilnost pojavljuje u širokom rasponu brzina protoka plina i uvjeta vibracija, tvoreći različite strukture pod različitim uvjetima pobude.

"Ove nestabilnosti se mogu primijeniti."na različite sustave, osvijetliti dinamiku zrnatog okoliša i ponuditi nove mogućnosti za formiranje obrasca unutar granuliranih smjesa za stvaranje novih proizvoda u farmaceutskoj industriji ”, dodaje Beuys. "Posebno smo uzbuđeni zbog mogućeg utjecaja naših nalaza na geološke znanosti - te će nam nestabilnosti pomoći da shvatimo kako se struktura planeta oblikovala tijekom duge povijesti Zemlje i predviđaju kako će se drugi oblikovati u budućnosti."