นักเรียนที่เล่นกับของเหลวและวัสดุแม่เหล็กในห้องแล็บอาจพบ "ข้อยกเว้น" โดยบังเอิญตามกฎหมายของอุณหพลศาสตร์ตามที่ผู้เขียนบทความใหม่ตามงานของเขา ผลที่ได้คือ "ของเหลวที่เปิดโปงรูปร่าง" แปลก ๆ ซึ่งเป็นรูปทรงโกศกรีกไม่ว่ามันจะสั่นเท่าไหร่
ของเหลวบางชนิดไม่ต้องการเล่นด้วยกัน: สำหรับตัวอย่างง่ายๆน้ำมันและน้ำ หากคุณใส่ของเหลวคลาสสิกทั้งสองนี้เข้าด้วยกันและพยายามผสมน้ำมันที่หนาแน่นน้อยกว่าจะลอยอยู่ด้านบน นี่เป็นผลมาจากพันธะภายในของเหลวทั้งสอง
ใน(ชม20) ปลายออกซิเจนของโมเลกุลมีค่าใช้จ่ายเชิงลบบางส่วนและปลายไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วน ผลที่ได้คือโมเลกุลที่ดึงดูดซึ่งกันและกันอย่างหลวม ๆ ขึ้นรูป (ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม) ของเหลวที่เราโปรดปราน น้ำมันในขณะเดียวกันไม่มีขั้วที่มีประจุเหล่านี้ ผลที่ได้คือน้ำมันไม่ได้ดึงดูดน้ำและไม่ต้องการผสมกับมันเพื่อที่พวกเขาจะต้องทำลายบางส่วนพันธะไฮโดรเจนของน้ำ-
อย่างไรก็ตามมันเป็นไปได้ที่จะทำน้ำมันและน้ำผสมโดยใช้สารลดแรงตึงผิว
"เมื่อโมเลกุลผงซักฟอกสัมผัสกับสารประกอบ nonpolar เช่นน้ำมันมันจะเลื่อนจุดสิ้นสุดที่ไม่ใช่ขั้วระหว่างโมเลกุลที่ไม่ใช่ขั้วของน้ำมัน" สำรวจโลกของเหลวของเราจากมหาวิทยาลัยฮาวายอธิบาย- “ ในขณะที่ปลายขั้วของมันถูกดึงดูดไปที่น้ำมันปลายที่มีประจุจะหันหน้าไปทางด้านนอกและดึงดูดโมเลกุลของน้ำเมื่อโมเลกุลผงซักฟอกจำนวนมากติดอยู่กับหยดน้ำมันที่ไม่ใช่ขั้วพวกมันล้อมรอบและทำหยดน้ำมันผงซักฟอก
แน่นอนว่าไม่ใช่แค่สบู่ที่เป็นสารลดแรงตึงผิว ตัวอย่างเช่นในมายองเนสสารลดแรงตึงผิวเป็นเลซิตินจากไข่แดง-
“ ลองนึกภาพสลัดสลัดอิตาลีที่คุณชื่นชอบ” โทมัสรัสเซลซิลวิโอโอ. คอนเต้ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์และวิศวกรรมที่โดดเด่นที่ UMass Amherst และหนึ่งในนักเขียนอาวุโสของบทความใหม่คำแถลง- “ มันประกอบไปด้วยน้ำมันน้ำและเครื่องเทศและก่อนที่คุณจะเทลงบนสลัดของคุณคุณจะเขย่ามันเพื่อให้ส่วนผสมทั้งหมดผสมกัน”
ในตัวอย่างนี้สารลดแรงตึงผิวเป็นเครื่องเทศซึ่งอนุญาตให้สารทั้งสองผสมชั่วคราว กระบวนการนี้เรียกว่าและได้รับการอธิบายอย่างดีตามกฎหมายของอุณหพลศาสตร์
นี่คือที่ที่มันน่าสนใจ Anthony Raykh นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ UMass Amherst กำลังเล่นกับของเหลวที่ไม่ผสมผสานที่แตกต่างกัน ในระหว่างนี้เขาเลือกที่จะใช้อนุภาคแม่เหล็กของนิกเกิล "เพราะคุณสามารถสร้างวัสดุที่น่าสนใจทุกประเภทพร้อมคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์เมื่อของเหลวมีอนุภาคแม่เหล็ก" ตาม Raykh จากนั้นเขาก็ส่ายของเหลวอย่างดุเดือด“ และด้วยความประหลาดใจอย่างสมบูรณ์ส่วนผสมก็กลายเป็นรูปทรงโกศที่สวยงามและเก่าแก่นี้”
ไม่ว่า Raykh จะสั่นส่วนผสมเท่าไหร่ของเหลวก็จะกลับไปที่โครงสร้างแปลก ๆ นี้เสมอ
“ ฉันคิดว่า 'นี่คืออะไร?' ดังนั้นฉันจึงเดินขึ้นและลงห้องโถงของแผนกวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมโพลิเมอร์เคาะประตูอาจารย์ของฉันถามพวกเขาว่าพวกเขารู้ว่าเกิดอะไรขึ้นหรือไม่” Raykh อธิบาย
ไม่มีอาจารย์คนใดรู้ว่าเกิดอะไรขึ้น แต่อาจารย์สองคนให้ความสนใจและติดต่อเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยทัฟส์และซีราคิวส์เพื่อสร้างแบบจำลอง
“ เมื่อคุณเห็นบางสิ่งที่ไม่ควรเป็นไปได้คุณต้องตรวจสอบ” รัสเซลกล่าว
ในระยะสั้นทำไมมันน่าสนใจมากคือสารลดแรงตึงผิวควรอนุญาตให้ของเหลวทั้งสองผสม ตามกฎหมายของอุณหพลศาสตร์ (ซึ่งเราเชื่อฟังในบ้านหลังนี้) ของเหลวควรเป็นส่วนผสมแทนที่จะเป็นสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นตัวเลขนาฬิกาทรายในสถานะพลังงานต่ำที่สุด
เมื่อมองอย่างใกล้ชิดกับการโต้ตอบทีมพบว่านิกเกิลที่มีแม่เหล็กเพิ่มความตึงเครียดระหว่างทั้งสองแทนที่จะลดลงตามปกติ
“ เมื่อคุณมองอย่างใกล้ชิดกับอนุภาคนาโนแต่ละตัวของนิกเกิลแม่เหล็กซึ่งก่อให้เกิดขอบเขตระหว่างน้ำและน้ำมัน” เดวิดฮอคแลนด์ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์และวิศวกรรมที่ UMass Amherst อธิบายว่า“ คุณสามารถรับข้อมูลรายละเอียดได้อย่างมากเกี่ยวกับรูปแบบที่แตกต่างกันในกรณีนี้
ตามทีมงานที่แปลกประหลาดที่กำหนดไว้นั้นถูกกำหนดโดยเรือเอง
"แทนที่จะส่งเสริมอิมัลซิไฟเออร์อนุภาคแม่เหล็กที่ใช้งานได้ทำหน้าที่กำจัดอิมัลซิไฟเออร์อย่างสิ้นเชิงเนื่องจากความแตกต่างของการเชื่อมต่อของเหลวในการปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคแม่เหล็กในระนาบ
"dipolar anisotropy ในปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กสร้างเครือข่ายพื้นผิวอนุภาคที่มีลักษณะคล้ายสตริงที่มีช่องเปิดขนาดใหญ่พอที่จะเปิดใช้งานการถ่ายโอนของเหลวที่ง่ายระหว่างการสัมผัสกับหยดน้ำอนุภาคจึงช่วยเสริมการปรับสมดุลของเหลวของเหลวที่มีโครงสร้าง รูปร่าง."
การค้นพบในปัจจุบันไม่มีแอพพลิเคชั่นใด ๆ แม้ว่า Raykh จะหวังว่ารัฐที่ไม่เคยเห็นมาก่อนสามารถตรวจสอบได้และฟิสิกส์ที่อ่อนนุ่มต่อไป
การศึกษาถูกตีพิมพ์ในฟิสิกส์ธรรมชาติ-
