Представьте себе жидкость, которая будто имеет собственную память формы. Даже после сильного встряхивания она снова и снова возвращается к элегантной форме древнегреческой вазы. Именно такое невероятное открытие сделал аспирант Массачусетского университета в Амгерсте, обнаружив смесь, которая, кажется, бросает вызов законам термодинамики. Этот удивительный феномен открывает новые горизонты в науке о мягких материалах и может полностью изменить наше понимание поведения жидкостей.
Неожиданное открытие в лаборатории
Аспирант Энтони Райх проводил обычные эксперименты со смесью масла, воды и намагниченных частиц никеля. Ученый хотел создать эмульсию с полезными свойствами, используя магнитные частицы. Однако вместо ожидаемого результата он получил нечто совершенно необычное. После встряхивания смесь каждый раз принимала форму элегантной вазы.
"Представьте себе ваш любимый итальянский салатный соус", – объясняет Томас Рассел, профессор полимерной науки и инженерии. "Он состоит из масла, воды и специй, и перед тем, как полить им салат, вы его встряхиваете". В обычном салатном соусе частицы специй помогают маслу и воде временно смешиваться в процессе эмульгирования, который регулируется термодинамическими принципами.
Удивленный таким необычным явлением, Райх обратился к коллегам за объяснением. Никто не мог понять, что происходит. Исследование заинтересовало профессоров Рассела и Дэвида Хогланда, специалиста по мягким материалам.
Сила магнетизма меняет правила
Команда исследователей провела серию экспериментов и обратилась к коллегам из университетов Тафтса и Сиракуз для создания симуляций. В результате совместной работы ученые определили, что за необъяснимое явление отвечает сильный магнетизм.
"Когда вы очень близко рассматриваете отдельные наночастицы намагниченного никеля, формирующие границу между водой и маслом", – говорит Хогланд, "вы можете получить чрезвычайно подробную информацию о том, как собираются различные формы. В этом случае частицы намагничены настолько сильно, что их собрание вмешивается в процесс эмульгирования, который описывают законы термодинамики".
Обычно частицы, добавленные к смеси масла и воды, уменьшают напряжение на границе раздела между двумя жидкостями, позволяя им смешиваться. Но в новом открытии частицы, которые намагничены достаточно сильно, фактически увеличивают межфазовое натяжение, изгибая границу между маслом и водой в грациозную кривую.
По данным исследования Массачусетского технологического института, открытие "жидкостей, восстанавливающих форму" может оказать значительное влияние на разработку новых материалов. Подобные явления могут найти применение в медицине, в частности для создания лекарственных препаратов с контролируемым высвобождением активных веществ.
Исследование опубликовано 4 апреля 2025 года в журнале Nature Physics. Хотя непосредственное практическое применение этого открытия еще не определено, ученые уверены, что это новое состояние вещества открывает захватывающие перспективы для развития физики мягких материалов.
Источник: ScitechDaily
