Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте нашли странный физический эффект, который оспаривает привычные взгляды, основанные на законах термодинамики. Открытие, проведенное под руководством аспиранта-физика Энтони Райха, представлено в статье. в журнале Nature PhysicsСвязано с жидкостью, которая может «восстанавливать свою форму» — после встряхивания принимает определенную геометрическую конфигурацию.
Смесь воды, масла и намагниченных частиц никеля ведёт себя необычно. Встряхнув её, получают не обычную раздельную смесь, а форму с повторяющимися изгибами, напоминающую греческую вазу. Эта форма воспроизводится независимо от силы встряхивания.
Поведение привлекло внимание команды учёных из Департамента полимерных наук и инженерии UMass Amherst, включая профессоров Томаса Рассела и Дэвида Хоугланда, специалистов по мягким материалам. Вместе с коллегами из Университета Тафтса и Сиракузского университета провели компьютерное моделирование и серию экспериментов для понимания явления.
Мощность магнетизма объясняет явление. Обычно частицы, добавленные в смесь масла и воды, уменьшают поверхностное натяжение, способствуя эмульгированию. Но здесь никелевые частицы были намагничены настолько сильно, что произошло обратное: они увеличили натяжение на границе раздела фаз. Это повысило поверхностное натяжение, не позволив жидкостям смешаться, и вызвало структурную перестройку, заставив смесь принять гладкую и симметричную форму.
На микроскопическом уровне магнитные наночастицы функционировали как динамический каркас, перестраиваясь с высокой точностью для воспроизведения уникальной фигуры. Такое магнито-гидродинамическое взаимодействие нарушает классические механизмы эмульгирования, описанные термодинамикой, что указывает на возможность обхода её принципов в определенных условиях без полного разрушения.
Несмотря на отсутствие прямого прикладного использования, это явление может оказаться полезным для изучения мягкой материи и создания новых самоорганизующихся материалов, считают исследователи.
Как отметил Томас Рассел: «Нельзя игнорировать явления, казавшиеся ранее невероятными. ».