Как однажды сказал Гомер Симпсон, “в этом доме мы подчиняемся законам термодинамики”, но новое и совершенно неожиданное открытие студента Массачусетского университета в Амхерсте противоречит правилу Гомера.
Законы термодинамики описывают взаимосвязь температуры, энергии и энтропии в системе, а также то, как взаимодействуют компоненты системы. Возьмем, к примеру, эмульгирование. Этот процесс описывает, как два несмешиваемых вещества могут соединиться в однородную смесь. Например, масло в арахисовом масле естественным образом отделяется, образуя верхний слой, который необходимо перемешать. Однако некоторые компании добавляют вещества, известные как “эмульгаторы”, чтобы предотвратить это разделение. Взаимодействие этих компонентов в системе может быть описано законами термодинамики.
“Представьте себе свою любимую итальянскую заправку для салата”, - говорится в заявлении для прессы Томаса Рассела, старшего автора новой статьи, опубликованной в журнале Nature Physics, из университета Массачусетса в Амхерсте. - Он состоит из масла, воды и специй, и перед тем, как полить им салат, его нужно взбить, чтобы все ингредиенты перемешались”.
Это и есть эмульгирование в действии. Однако тот же самый процесс стал странным, когда в лаборатории в Амхерсте аспирант Энтони Райх смешал несколько несмешивающихся жидкостей с намагниченными частицами никеля. Вместо того чтобы смешаться, как ожидалось (показано ниже), смесь образовала то, что авторы новой статьи в журнале Nature Physics описывают как форму греческой урны.
Обратившись за ответами к профессорам, а также к ученым из близлежащих Сиракузского университета и Университета Тафтса, Райх, благодаря подробному моделированию, обнаружил, что когда магнетизм, воздействующий на две жидкости, является сильным, он может искривлять границу раздела жидкостей и нарушать процесс эмульгирования, описываемый законами термодинамики. Как бы сильно вы ни встряхивали намагниченную смесь, жидкости в конечном итоге приобретали одну и ту же форму.
“Если внимательно присмотреться к отдельным наночастицам намагниченного никеля, которые образуют границу между водой и нефтью, - говорит Хогленд, - то можно получить чрезвычайно подробную информацию о том, как образуются различные формы. В этом случае частицы намагничиваются достаточно сильно, чтобы их сборка препятствовала процессу эмульгирования, который описывается законами термодинамики.”
Райх признает, что это открытие не сразу найдет какое-либо практическое применение, но это невиданное ранее состояние, которое могло бы расширить область физики мягкой материи.
