Удивительный эксперимент превращает жидкость в квадратные и шестиугольные формы

Нарушая термодинамическое равновесие жидкостей, физики заставили их вести себя совершенно иначе, чем в природе, — сумев превратить жидкости в прямоугольные квадраты и шестиугольники, а также структуры решеток.

Это не только увлекательно само по себе, но и может помочь нам лучше понять, как жидкости ведут себя в различных условиях, что имеет значение для целого ряда областей, от физики до медицинских исследований.

Вы, вероятно, регулярно наблюдаете термодинамическое равновесие, даже не осознавая этого. Явление, которое позволяет холодному молоку равномерно смешиваться с горячим кофе, поскольку температуры — и, следовательно, кинетическая энергия в молекулах — двух жидкостей выравниваются.

Но когда термодинамическое равновесие нарушается, могут происходить интересные вещи, например, спонтанное возникновение упорядоченных состояний. Это представляет интерес для ученых и инженеров.

Исследовательская группа, возглавляемая физиком Аалто Гитом Раджу, разработала эксперимент для изучения явления. Они поместили две жидкости, масла с разной проводимостью и относительной диэлектрической проницаемостью, между двумя плоскими не смачивающими поверхностями, чтобы создать квазидвумерную плоскость. Затем приложили электрическое поле.

В природе жидкости образуют пухлые круглые маленькие капельки, связанные своим поверхностным натяжением, которое удерживает их на минимально возможной площади поверхности. В экспериментах ученые выстраивали закономерности, которые никогда не встречаются в жидкостях в природе.

К ним относятся упомянутые выше прямолинейные геометрические формы, а также взаимосвязанные решетки. Команда также создала торы (формы пончиков), которые обычно не встречаются в природе, потому что жидкость имеет тенденцию заполнять отверстие в середине, а также сети нитей.

По словам исследователей, способность управлять формами, создаваемыми приложением точно настроенного электрического поля, имеет широкий спектр очень интересных перспектив.

Например, его можно использовать для сборки объектов в определенных местах в более крупных структурах, а также для жидкостной самосборки. Вращающиеся нити имеют значение для физики элементарных частиц. И последнее, но не менее важное — это потенциал в оптике.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.