Аспирант Массачусетского университета Энтони Райх случайно получил уникальную жидкость, сочетая масло, воду и намагниченные частицы никеля, которая обладает способностью постоянно восстанавливать свою форму. В процессе эксперимента, целью которого было создание эмульсии, Райх обнаружил, что полученная смесь приняла абсолютно неожиданные контуры.
Об этом сообщает ProIT
Ученый, проводя повторные эксперименты, снова и снова получал ту же самую необычную форму. По словам профессора полимерной науки и инженерии Массачусетского университета Томаса Рассела, этот результат вызывает удивление, ведь обычно эмульсии из несмешивающихся жидкостей стремятся к равновесию, образуя сферические капли, которые занимают минимальную площадь поверхности. Однако форма, созданная Райхом, напоминала древнегреческую вазу и занимала значительно больше места на границе между водой и маслом.
Физические механизмы формирования новой жидкости
Ученые выяснили, что намагниченные частицы никеля повышают межфазное напряжение на границе масла и воды. Они формируют барьер, который позволяет этим жидкостям взаимодействовать необычным образом. Под воздействием сил натяжения смесь принимает стабильную, энергетически выгодную форму, похожую на вазу, и способна удерживать её. Даже при встряхивании структура разрушается лишь временно, а затем быстро восстанавливается до первоначального вида.
Несмотря на то, что второй закон термодинамики утверждает, что системы стремятся к увеличению энтропии, возникновение упорядоченной структуры в данном случае не противоречит никаким законам. Оказывается, что силы магнитного взаимодействия доминируют, ведя систему к новому стабильному состоянию, которое ранее не наблюдалось.
Перспективы применения исследования
Хотя ученые в настоящее время не видят практических применений результатов этого исследования, оно открывает новые горизонты в материаловедении и физике жидких сред. Исследование демонстрирует, как необычно могут вести себя системы на наноуровне и может стать основой для создания новых материалов с заранее заданными свойствами, такими как самовосстанавливающиеся поверхности или новейшие методы доставки лекарств в организм.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Physics.
