Команда исследователей под руководством аспиранта-физика из Университета Массачусетса в Амхерсте сделала как бы открытие — эмульсия с добавкой никелевых частиц после встряхивания вновь и вновь принимает одну и ту же форму. Работа опубликована в журнале Nature Physics.
Все началось с экспериментов аспиранта Энтони Райха, который исследовал поведение эмульсий — смесей несмешивающихся жидкостей, таких как масло и вода, с добавлением магнитных никелевых частиц. Обычно добавление частиц снижает поверхностное натяжение, позволяя жидкости смешиваться. Однако в его опыте произошло нечто иное: как сильно он ни встряхивал смесь, она каждый раз возвращалась к той же самой изогнутой форме.
Райх обратился за советом к преподавателям, в том числе к профессорам Томасу Расселу и Дэвиду Хогланду, которые присоединились к исследованию. Совместно с коллегами из Университетов Тафтса и Сиракуз они провели дополнительные эксперименты и компьютерное моделирование.
Результаты показали, что все дело в особой силе магнитного взаимодействия между частицами никеля, они собираются на границе между маслом и водой и ведут себя вопреки ожиданиям: вместо того чтобы снижать напряжение на границе, они его усиливают. Это приводит к изгибу интерфейса и образованию стабильной, сложной формы.
По словам Хогланда, «магнитное взаимодействие настолько сильно, что оно буквально нарушает обычный ход эмульсификации, описанный законами термодинамики».
Смоделировать “открытие” более наглядно можно так: Вовочка налил в стакан воды масла и сколько не тряс стакан, они не смешивались, а принимали форму стакана…
Магнитные никелевые частицы в опыте теоретиков из Университета Массачусетса в Амхерсте, собираясь на границе между маслом и водой, выполняют роль “стакана из анекдотического эксперимента Вовочки”…