Уявіть собі рідину, яка ніби має власну пам'ять форми. Навіть після сильного струшування вона знову й знову повертається до елегантної форми давньогрецької вази. Саме таке неймовірне відкриття зробив аспірант Массачусетського університету в Амгерсті, виявивши суміш, що здається, кидає виклик законам термодинаміки. Цей дивовижний феномен відкриває нові горизонти в науці про м'які матеріали та може повністю змінити наше розуміння поведінки рідин.
Несподіване відкриття в лабораторії
Аспірант Ентоні Райх проводив звичайні експерименти з сумішшю олії, води та намагнічених частинок нікелю. Науковець хотів створити емульсію з корисними властивостями, використовуючи магнітні частинки. Проте замість очікуваного результату він отримав щось абсолютно незвичайне. Після струшування суміш щоразу приймала форму елегантної вази.
"Уявіть собі ваш улюблений італійський салатний соус", — пояснює Томас Рассел, професор полімерної науки та інженерії. "Він складається з олії, води та спецій, і перед тим, як полити ним салат, ви його струшуєте". У звичайному салатному соусі частинки спецій допомагають олії та воді тимчасово змішуватися в процесі емульгування, що регулюється термодинамічними принципами.
Здивований таким незвичайним явищем, Райх звернувся до колег за поясненням. Ніхто не міг зрозуміти, що відбувається. Дослідження зацікавило професорів Рассела та Девіда Хогланда, спеціаліста з м'яких матеріалів.
Сила магнетизму змінює правила
Команда дослідників провела серію експериментів та звернулася до колег з університетів Тафтса та Сіракуз для створення симуляцій. У результаті спільної роботи вчені визначили, що за непояснюване явище відповідає сильний магнетизм.
"Коли ви дуже близько розглядаєте окремі наночастинки намагніченого нікелю, що формують межу між водою та олією", — говорить Хогланд, "ви можете отримати надзвичайно детальну інформацію про те, як збираються різні форми. У цьому випадку частинки намагнічені настільки сильно, що їхнє зібрання втручається в процес емульгування, який описують закони термодинаміки".
Зазвичай частинки, додані до суміші олії та води, зменшують напругу на межі розділу між двома рідинами, дозволяючи їм змішуватися. Але в новому відкритті частинки, які намагнічені достатньо сильно, фактично збільшують міжфазовий натяг, згинаючи межу між олією та водою в граціозну криву.
За даними дослідження Массачусетського технологічного інституту, відкриття "рідин, що відновлюють форму" може мати значний вплив на розробку нових матеріалів. Подібні явища можуть знайти застосування в медицині, зокрема для створення лікарських препаратів з контрольованим вивільненням активних речовин.
Дослідження опубліковане 4 квітня 2025 року в журналі Nature Physics. Хоча безпосереднє практичне застосування цього відкриття ще не визначене, вчені впевнені, що цей новий стан речовини відкриває захоплюючі перспективи для розвитку фізики м'яких матеріалів.
Джерело: ScitechDaily
