Учёные из Соединённых Штатов выявили «жидкость, восстанавливающую форму», что идёт вразрез с некоторыми общепринятыми взглядами, вытекающими из принципов термодинамики. В состав этой жидкости входят вода, масло и намагниченные частицы никеля.
Аспирант Энтони Райх (Anthony Raykh) райх смешивал в лаборатории воду, масло и намагниченные частицы никеля. «Магнитные частицы позволяют создавать материалы с интересными и полезными свойствами», — объясняет он. Он встряхнул смесь и заметил, что она формирует аккуратную форму амфоры. Независимо от интенсивности встряхивания, состав принимал эту форму снова и снова.
Он решил, что это шутка коллег и обошел кабинеты преподавателей с образцом, спрашивая, понимают ли они ситуацию. Никто не знал. Но находкой заинтересовались профессора Томас Рассел (Thomas Russell) и Дэвид Хоагленд (David Hoagland).
В ходе выполнения работы были проведены эксперименты, а также к исследованию были привлечены специалисты из Тафтского университета (США) и Сиракузского университета (США), оказавшие содействие построить математические модели происходящего. Совместная работа показала, что объяснить наблюдаемый эффект можно через магнитное взаимодействие — но только в случае сильной намагниченности частиц.
Тщательное изучение наночастиц намагниченного никеля, находящихся на границе раздела масло-вода, позволяет получить ценные сведения о механизме формирования различных структур. В данном случае, высокая степень намагниченности частиц приводит к тому, что их сборка препятствует обычному процессу эмульгирования, который объясняется термодинамическими принципами.
Обычно из масла, воды и частиц получается эмульсия, такая как майонез. Частицы, добавленные в смесь воды и масла, уменьшают поверхностное натяжение между жидкостями, облегчая их смешение. Но если частицы достаточно сильно намагничены, они, наоборот, увеличивают межфазное натяжение и изгибают границу между жидкостями, формируя изящную кривую.
В научной работе ученые представили композицию из масла, воды и намагниченных частиц, которая демонстрирует быстрое разделение после перемешивания, образуя изогнутые линии, визуально схожие с очертаниями древнегреческой вазы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Несмотря на отсутствие практического применения на данный момент, исследователи полагают, что открытие Райха может повлиять на развитие физики мягкой материи. Эмульгирование является основой для множества технологий и имеет гораздо более широкие применения, чем просто приготовление соусов.