なぜウイスキーの一滴は、乾いてもコーヒーのような輪染みを残さないのか——プリンストンが撮った470秒と、水の量で三通りに変わる乾き方

コーヒーをこぼした跡は、いつも同じ形で乾く。真ん中は薄く、縁だけが濃い茶色の輪。カップの底に残った一滴も、机に飛んだ一滴も、乾いたあとは決まってドーナツになる。

同じことをウイスキーでやると、そうはならない。ガラスに落ちた一滴が乾いても、縁だけが濃くなることはない。うっすらとした円盤が、ほぼ均一に残るだけだ。

この違いは、ウイスキー好きの与太話ではなく、プリンストン大学の研究室が『Physical Review Letters』に報告した現象である。しかもそこから先には、水で薄めたアメリカンウイスキーの一滴が乾くと蜘蛛の巣のような網目を張るという、もっと妙な続きがある。

グラスの中の話ではない。グラスの外で、一滴が乾いたあとに何が残るかという話をしたい。

まず、コーヒーが必ず「輪」を残す理由から

1997年、シカゴ大学のロバート・ディーガンらが『Nature』に発表した論文が、この日常的な染みの正体を説明している。タイトルはそのまま「乾いた液滴の輪染みの原因としての毛細管流」。

仕組みは意外なほど単純だ。液滴の縁は基板に触れて動けなくなる（ピン留めされる）。ところが蒸発は縁ほど速く進む。減った分を埋めようと、液滴の内側から縁へ向かう流れが絶えず生まれる。この流れが、漂っていた微粒子をベルトコンベアのように縁まで運んでいく。

だから乾いたあとには、外周にだけ濃い輪が残る。コーヒーでも、赤ワインでも、インクでも同じだ。インクジェット印刷や塗装の分野では、この「コーヒーリング効果」は長らく厄介者だった。均一に塗ったつもりが、乾くと縁ばかり濃くなってしまう。

発端は、グラスを片づけようとした写真家だった

この研究には、少し変わった始まり方がある。

アリゾナ州フェニックスに住む写真家アーニー・バトンは、飲み終えたスコッチのグラスを片づけようとして、底にうっすら残った膜と、そこに走る細いレースのような線に気づいた。その模様を色付きの光で照らして撮影したのが、写真シリーズ《Vanishing Spirits: The Dried Remains of Single Malt Scotch》（消えゆく蒸留酒——シングルモルトの乾いた残骸）である。

なぜこんな模様になるのか。検索しても答えが出てこなかったバトンは、「流体力学」を手がかりに研究者を探し、プリンストン大学で複雑流体を扱うハワード・ストーンに行き着いて連絡を取った。そこから始まった共同研究が、2016年に『Physical Review Letters』へ載る。

そしてその論文の著者一覧には、大学の研究者に混じってアーニー・バトンの名前が載っている。所属欄だけが大学名ではなく、フェニックスの一住所になっている。素人の観察が、そのまま査読論文の共著者欄まで届いたわけだ。

研究室は、ウイスキーの一滴を470秒撮り続けた

論文が出発点にしたのは、ごく普通のガラスの上で乾いたウイスキーの跡が、輪にならず比較的均一だという事実だった。

実験に使われたのは、ザ・グレンリベット12年（英国）。落とした量は0.60マイクロリットル——1ミリリットルの千分の一にも満たない。それがガラスの上で、半径1.3ミリ、高さ0.46ミリ、接触角36度の小さなドームになる。あらかじめ直径1マイクロメートルの蛍光ポリスチレン粒子を混ぜておき、粒子の動きを追う手法（粒子画像流速測定＝PIV）で内部の流れを撮影した。室温は299ケルビン（約26℃）、湿度50%。乾き切るまでの時間は約470秒。8分弱である。