Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте сделали удивительное открытие, которое не вписывается в традиционное понимание термодинамики. Команда под руководством аспиранта Энтони Райха выявила необычное свойство у особой жидкой смеси, способной восстанавливать свою первоначальную форму после воздействия. Их выводы были опубликованы в научном журнале Nature Physics.
Эксперимент проводился со смесью воды, масла и магнитных частиц никеля. Обычно такие компоненты требуют эмульгирования для смешивания, однако данная композиция демонстрировала нестандартное поведение. После встряхивания она не только разделялась на составляющие, но и принимала стабильную геометрическую конфигурацию, напоминающую контуры греческой вазы. Эта форма постоянно воспроизводилась независимо от интенсивности встряхивания.
Феномен заинтересовал специалистов по мягким материалам из Департамента полимерных наук и инженерии университета, профессоров Томаса Рассела и Дэвида Хоугланда. Они вместе с коллегами из университетов Тафтса и Сиракуз провели компьютерное моделирование и эксперименты для объяснения явления.
Причина оказалась связана с магнетизмом. Если обычно частицы в смеси масла и воды уменьшают межфазное натяжение и способствуют эмульгированию, то в этом случае сильно намагниченные частицы никеля произвели противоположный эффект — увеличили натяжение на границе фаз. Такое повышение не только препятствовало смешиванию жидкостей, но и вызывало структурную реорганизацию, придавая смеси гладкую симметричную форму.
На микроуровне магнитные наночастицы функционировали как динамический каркас, точно перестраиваясь для воссоздания уникальной фигуры. Такое магнито-гидродинамическое взаимодействие нарушает стандартные механизмы эмульгирования, что указывает на возможность при определенных условиях "обходить" принципы термодинамики, не нарушая их полностью.
Хотя практическое применение этого явления пока не определено, ученые считают, что оно может быть важным для исследования мягкой материи и создания новых самособирающихся материалов. Как заметил профессор Рассел: "Когда видишь то, что казалось бы невозможным, это нельзя оставлять без исследования".