根据一份基于他的工作的新论文的作者,实验室中使用液体和磁性材料玩耍的学生可能意外地发现了热力学定律的“例外”。结果是一种奇怪的“恢复液体”,无论摇动多少,它都会形成希腊骨灰色。
某些液体不想一起玩:以一个简单的例子,油和水。如果将这两种经典液体放在一起并尝试将它们混合在一起,那么量较小的油将漂浮在顶部。这是两种流体中键的结果。
在(h20),分子的氧端具有部分负电荷,氢端具有部分正电荷。结果是分子彼此宽松地吸引,形成(在适当的温度下)我们最喜欢的液体。同时,油没有这些带电的极端。结果是油不被水吸引,也不想与水混合,这样他们就必须打破一些水的氢键。
但是,可以使用表面活性剂制成油和水混合。
“当洗涤剂分子接触非极性化合物(例如油)时,它在油的非极性分子之间滑动其非极端,”从夏威夷大学探索我们的液体土解释。 “虽然其非极端被油吸引,但其带电的端面部向外吸引并吸引水分子。当许多洗涤剂分子附着在非极性油滴上时,它们包围并制成一块洗涤剂的油滴。然后,这些液滴很容易被带入水溶液中。”
当然,不仅是肥皂是表面活性剂。例如,在蛋黄酱中,表面活性剂是卵磷脂蛋黄。
“想象一下您最喜欢的意大利沙拉调味料,”托马斯·罗素(Thomas Russell陈述。 “它由油,水和香料组成,在将其倒入沙拉上之前,您会摇动它,使所有成分混合在一起。”
在此示例中,表面活性剂是香料,可以暂时混合两种物质。该过程称为,并且由热力学定律很好地描述。
这是有趣的地方。 UMass Amherst研究生Anthony Raykh正在使用不同的非混合液体玩耍。在此期间,他选择使用镍的磁化颗粒“因为当流体含有磁性颗粒时,您可以设计具有有用特性的各种有趣的材料,” Raykh表示。然后,他疯狂地摇了摇液体:“令人惊讶的是,混合物形成了这种美丽,原始的骨骼形状。”
无论雷克(Raykh)有多少摇动混合物,液体总是会返回到这种怪异的结构。
“我以为'这是什么?'因此,我在聚合物科学和工程部门的大厅里走来走去,敲了我的教授的门,问他们是否知道发生了什么事。” Raykh解释说。
教授都不知道发生了什么,但是两位教授引起了人们的兴趣,并联系了塔夫茨大学和锡拉丘兹大学的同事来创建模拟。
罗素说:“当您看到不可能的东西时,您必须进行调查。”
简而言之,为什么如此有趣的是,表面活性剂应该允许两种液体混合。根据热力学定律(这我们在这所房子里服从)液体应该是一种混合物,而不是看起来最低能量状态的沙漏图。
仔细观察互动,团队发现磁化镍实际上增加了两者之间的张力,而不是像往常一样减少它。
“When you look very closely at the individual nanoparticles of magnetized nickel that form the boundary between the water and oil,” David Hoagland, professor of polymer science and engineering at UMass Amherst, explained, “you can get extremely detailed information on how different forms assemble. In this case, the particles are magnetized strongly enough that their assembly interferes with the process of emulsification, which the laws of thermodynamics describe.”
根据团队的说法,它的奇怪形状是由船只本身设定的。
“互动的磁性颗粒不是促进乳液化,而是由于平面内磁性颗粒相互作用对液体界面施加的长寿异质性完全消除乳液化。这些相互作用的能量大,有吸引力,有吸引力的,方向性和方向性(取决于粒子方向),因此稳定性会构成构成的构图,并构成了互动的情况。
磁相互作用中的偶极各向异性产生了一个类似弦的粒子表面网络,其开口足以在接触液滴之间易于液体转移。因此,颗粒可以巩固结构化液体界面的平衡和重新平衡的平衡,这是由液体形状的液体形状的液体形状和液体形状的液体形成的液体形状的。
该发现目前没有任何应用程序,尽管Raykh希望可以调查从未见过的状态并进一步进行软性物理。
该研究发表在自然物理学。