Неравновесные формы жидкостей получили в университете Аалто
Поведение жидкостей, находящихся в неравновесном состоянии, изучили исследователи университета Аалто в Финляндии, 15 сентября сообщает журнал Science Advances.
Для своего исследования ученые использовали комбинации масел с различными диэлектрическими постоянными и проводимостью. Затем они подвергли жидкости воздействию электрического поля.
«Когда мы включаем электрическое поле над смесью, электрический заряд накапливается на границе раздела масел. Эта плотность заряда выводит границу раздела из термодинамического равновесия в интересные образования. Помимо того, что жидкости распадались под воздействием электрического поля, они превращались в тонкую, почти двумерную пленку. В итоге масла преобразовались в различные совершенно неожиданные капли и узоры», — объясняет доктор Никос Кириакопулос, один из авторов статьи.
Капли в эксперименте можно было бы сделать квадратной и шестиугольной формы с прямыми сторонами, что практически невозможно в природе, где маленькие пузырьки и капли стремятся к сферичности.
Две жидкости также могут быть превращены во взаимосвязанные решетки: узоры сетки, которые регулярно встречаются в твердых материалах, но необычны в жидких смесях. Жидкости можно даже заставить сформировать тор, форму пончика, которая была стабильной и сохраняла свою форму при наличии поля. Жидкости также могут образовывать нити, которые катятся и вращаются вокруг оси.
«Все эти странные формы являются следствием неравновесного состояния, которое формируется при движении электрических зарядов, накапливающихся на границе раздела жидкостей», — говорит Гит Раджу, первый автор статьи.
Исследование показало, что создание временных структур с контролируемым и четко определенным размером можно включать и выключать с помощью напряжения. Это позволит в будущем создавать оптические устройства, управляемые электрическим полем.
А способность формировать взаимодействующие популяции катящихся микрофиламентов и микрокапель, которые на некотором элементарном уровне имитируют динамику и коллективное поведение микроорганизмов, таких как бактерии и микроводоросли, позволит разрабатывать модельные условия для биологических исследований.
