Doktorant Anthony Raykh sa UMass Amherst otkrio je da magnetizovane nanočestice nikla mogu organizovati granicu između dve nepomešive tečnosti u stabilan, zakrivljeni oblik koji autorii opisuju kao grčku amforu. Rad je objavljen u Nature Physics u saradnji sa istraživačima iz Syracuse i Tufts univerziteta. Simulacije pokazuju da snažno magnetno polje poremeti uobičajeni proces emulgacije, ali ovo ne obara osnovne zakone termodinamike — već otkriva novo stanje u fizici mekih materijala. Trenutno nema neposredne praktične primene, ali nalaz otvara nove pravce istraživanja.
Doktorant sa UMass-a otkrio stanje koje deluje kao da krši zakone termodinamike
A College Student Broke the Laws of Thermodynamicsoxygen - Getty Images
Doktorant Anthony Raykh sa Univerziteta Massachusetts Amherst zabeležio je neočekivano ponašanje mekih materijala koje na prvi pogled deluje u suprotnosti sa uobičajenim očekivanjima iz termodinamike. Nalaz, opisan u radu objavljenom u časopisu Nature Physics, pokazuje da magnetizovane nanočestice nikla mogu potpuno promeniti način na koji se dve nepomešive tečnosti ponašaju na granici.
Zakoni termodinamike objašnjavaju kako temperatura, energija i entropija utiču na sisteme i međusobne odnose komponenti. Jedan praktičan primer je emulgovanje — privremeno mešanje ulja i vode nakon mućkanja ili upotrebom emulgatora. U uobičajenim uslovima, takvi sistemi teže ka stanjima koja minimizuju ukupnu energiju površine i entropiju, pa se emulzija vremenom razdvaja ako nije stabilizovana.
Međutim, u eksperimentu u Amherstu, Raykh je pomešao dve nepomešive tečnosti sa magnetizovanim nanočesticama nikla. Umesto da nastane uobičajena emulzija, granica između tečnosti spontano se organizovala u stabilan, zakrivljeni oblik koji autori opisuju kao grčku amforu. Taj oblik se održavao čak i nakon intenzivnog mućkanja.
«Zamislite omiljeni italijanski preliv za salatu — pre mućkanja sastojci se razdvajaju, a mućkanjem nastaje homogena smeša. U ovom slučaju, magnetizovane čestice reorganizuju granicu i sprečavaju uobičajenu emulziju», rekao je Thomas Russell, koautor studije i profesor na UMass Amherst.
Saradnja istraživača iz Syracuse i Tufts univerziteta i detaljne računarske simulacije pokazale su da kada je magnetno polje dovoljno jako, magnetni momenti nanočestica dovode do njihove organizacije duž granice između tečnosti. Ta organizacija stvara površinsku napetost i zakrivljenost koja stabilizuje neobičan oblik i onemogućava uobičajeni proces emulgacije.
Važno je pojasniti da ovo otkriće ne obara fundamentalne zakone termodinamike — autorstva rada ne tvrde da su zakonima učinjene pravne povrede — već otkriva novu, neočekivanu fazu ili stanje u fizici mekih materijala koje se javlja pod jakim magnetnim uticajem. Autori navode da trenutno nema neposredne praktične primene, ali da otkriće otvara nova pitanja o kontroli interfejsa tečnosti i mogućim primenama u dizajnu materijala na nivou nano- i mikroskale.
Šta dalje? Istraživački tim planira dalje eksperimente i simulacije kako bi bolje razumeo granice ovog ponašanja, uticaj različitih materijala i jakosti magnetnog polja, kao i eventualne tehnološke primene u budućnosti.
Pomozite nam da budemo bolji.
