Іноді наука робить крок уперед завдяки спалаху геніальності. А іноді — зовсім випадково, як це сталося, коли аспірант струснув флакон з рідиною та несподівано відкрив матеріал, що, здається, переписує закони природи. Саме так команда з Університету Массачусетсу в Амгерсті натрапила на дивовижну рідину, яка самостійно набуває форми — і постійно утворює структуру, схожу на урну.
Відкриття почалося з того, що Ентоні Рейх, студент, який вивчає полімери, досліджував суміш олії, води та дрібних магнітних частинок нікелю. Зазвичай, коли змішують дві несумісні рідини, як-от воду та олію, після струшування вони розділяються на шари або формують дрібні круглі краплі. Це відбувається тому, що рідини прагнуть мінімізувати свою поверхню згідно з основами термодинаміки.
Але в експерименті Рейха змішана рідина поводилася інакше. Замість того щоб утворити звичайні краплі, вона знову і знову набувала стабільної форми, схожої на вазу. Навіть після повторного струшування вона поверталася до тієї ж незвичайної структури.
Ця форма була не просто дивною — вона, здавалося, кидала виклик фізичним законам. За термодинамікою, системи прагнуть до стану рівноваги, знижуючи свою енергію. У випадку рідин це зазвичай означає утворення найменшої можливої межі між речовинами. Але форма урни має більшу поверхню, а не меншу.
У ході подальших досліджень учені виявили, що ключову роль відіграють частинки нікелю. Завдяки своїм магнітним властивостям, вони утворюють маленькі ланцюжки — диполі, які вирівнюються та притягуються одне до одного. Ці ланцюжки концентрувалися на поверхні рідини, фіксуючи її в незвичній формі й «переписуючи» стандартні правила взаємодії води та олії.
Втім, фізичні закони не були порушені. Це просто рідкісний випадок, коли взаємодія між окремими частинками визначила поведінку всієї системи.
Результати дослідження, опублікованого в журналі Nature Physics, можуть мати широке застосування. Розуміння того, як працює рідина, що самостійно змінює форму, в майбутньому може призвести до створення «розумних» рідин, які адаптуються до зовнішніх впливів, таких як магнітні поля або рух. Джерело