由方向相关边界条件支配的气-水界面附近微粒布朗运动

尽管固体界面附近胶体的动力学过去已被广泛表征，但气-水界面附近布朗扩散的实验研究很少，且局限于粒子-界面间隙距离大于粒子尺寸的情况。在尚未探索的更小距离处，动力学预期对气-水界面的边界条件极为敏感。为此，专门实验可提供对预测的定量验证。利用专门设计的双波干涉装置，本文测量了直径9微米的粒子在距气-水界面几百纳米处热平衡下的三维动力学。有趣的是，虽然测得的平行于界面的动力学接近滑移边界条件的预期预测，但垂直于界面的布朗运动非常接近无滑移边界条件的预测。这些令人困惑的结果通过当前不可压缩界面流模型得以解释，并通过开发一个考虑界面处微量表面活性粒子贡献的专用模型进一步深化。我们认为，此类条件支配着从生物膜形成到浮选过程等广泛系统中的粒子动力学。