Противоречит термодинамике? Студент случайно создал жидкость, которая постоянно восстанавливает форму

[Article Publisher]

Аспирант из Массачусетского университета Энтони Райх случайно получил жидкость из масла, воды и намагниченных частиц никеля, которая постоянно восстанавливает форму.



Отмечается, что Райх намеревался создать эмульсию из масла, воды и частиц никеля, а когда смешал все компоненты в пробирке, увидел что смесь приняла совершенно неожиданную форму. Повторные попытки ученого приводили к тому же результату.

По словам соавтора исследования, профессора полимерной науки и инженерии Массачусетского университета Томаса Рассела, это действительно странно, поскольку смесь из не смешивающихся жидкостей должна возвращаться к равновесию в виде эмульсии. Обычно в эмульсии вода и масло образуют сферические капли, занимающие минимальную площадь поверхности. Однако форма, образованная полученной Райхом смесью, каждый раз была похожа на древнегреческую вазу и занимала значительно большую форму поверхности на границе между водой и маслом.
Оказалось, что намагниченные частицы никеля увеличивают межфазное напряжение на границе раздела между маслом и водой. Они размещены таким образом, что создают нечто похожее на барьер между жидкостями. Под действием сил натяжения они принимают энергетическую форму, которая на вид похожа на вазу. И они удерживают ее. Встряхивание лишь временно разрушает структуру, которая впоследствии снова возвращается к той же самой форме.

Хотя второй закон термодинамики говорит нам, что системы стремятся к увеличению энтропии, самопроизвольное возникновение упорядоченной структуры не противоречит никаким законам. Просто в данном случае доминирующими оказываются силы магнитного взаимодействия. Это приводит к тому, что система приходит в другое стабильное состояние, которое до этого никем не наблюдалось.

Сейчас ученые не видят практического применения по результатам этого необычного исследования, однако оно очень важно для материаловедения и физики жидких сред Оно показывает, как необычно могут вести себя системы на наноуровне и открывает новые пути создания материалов с заранее заданными свойствами, например, самовосстанавливающихся поверхностей или революционных путей доставки лекарств в организм.