Студент создал жидкость, которая удивила даже ученых

Студент Энтони Рейх из Университета Массачусетса случайно открыл жидкость, которая восстанавливает форму и, кажется, противоречит законам термодинамики. Жидкость, состоящая из масла, воды и намагниченных частиц никеля, постоянно возвращается к форме, напоминающей песочные часы.

• Учёные обнаружили самые перспективные доказательства существования жизни на далёкой экзопланете

Детали

Рейх изучал смесь масла, воды и частиц никеля во флаконе. Он встряхнул флакон, чтобы создать эмульсию — то есть смесь жидкостей, которые не смешиваются. Но вместо того чтобы разделиться на слои, смесь образовала форму. Даже после постоянного встряхивания флакона жидкость возвращалась к этой форме.

Профессор полимерной науки и инженерии Университета Массачусетса Томас Рассел объясняет, что это удивительно, ведь обычно при смешивании жидкостей, которые не смешиваются, они стремятся минимизировать площадь поверхности или границу между двумя жидкостями. Эта тенденция к минимизации межфазной поверхности регулируется законами термодинамики, которые описывают, как температура, тепло, работа и энергия связаны между собой в физических системах.

В типичных эмульсиях масла и воды жидкости образуют сферические капли, которые имеют минимальную площадь поверхности. Для сравнения, форма песочных часов имеет большую площадь поверхности, что и удивило исследователей.

Изучив это странное поведение, они обнаружили, что взаимодействие между частицами никеля, похоже, взяло верх, создавая то, что казалось нарушением законов термодинамики. Частицы создали магнитные диполи — явление, при котором их магнитные полюса притягиваются друг к другу, формируя поле «цепочек» на поверхности жидкости. Это взаимодействие препятствует разделению эмульсии.

Хотя на первый взгляд кажется, что эта смесь противоречит законам термодинамики, Рассел уточнил, что это просто необычный случай. Учёные поняли, что магнитное взаимодействие частиц сыграло определённую роль, поскольку его влияние создало более высокую межфазную энергию, что привело к большей площади поверхности. Но важно, что законы термодинамики применимы к системам в целом, а не к взаимодействию отдельных частиц.

Ранее математики решили геометрическую проблему, которая озадачивала ученых десятилетиями.