Ανατροπή στη φυσική: Το πρώτο «έξυπνο» υγρό στον κόσμο ανακαλύφθηκε τυχαία από φοιτητή στις ΗΠΑ

Όπως αναφέρεται στο Nature Physics, ένας φοιτητής χημείας ανακάλυψε ένα πρωτοποριακό υγρό, το οποίο παίρνει αυτόματα το σχήμα ενός αγγείου και όχι σταγόνων, όπως υπαγορεύουν οι νόμοι της φυσικής.

Ο φοιτητής από το Πανεπιστήμιο Άμχερστ της Μασαχουσέτης έκανε αυτή την ανακάλυψη τυχαία, ανακινώντας ένα υγρό που περιέχει μείγμα νερού, λαδιού και μικροσκοπικών σωματιδίων νικελίου. Θεωρητικά, τα δύο υγρά δεν αναμειγνύονται, αλλά παρουσία των σωματιδίων νικελίου σχηματίζουν στιβάδες.

Το γεγονός ότι το υγρό μπορεί να διαμορφώνεται σε σχήμα που αυξάνει την επιφάνειά του, υποδηλώνει την ύπαρξη ενός εντελώς νέου τύπου δυναμικής αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων και των υγρών φάσεων.

Μια συμπεριφορά που αψηφά τους νόμους της θερμοδυναμικής

Οπως διαβάζουμε στο bgr.com, το φαινόμενο αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι και τα δύο υγρά προσπαθούν να μειώσουν αυτό που λέγεται επιφανειακή τάση (δηλαδή να μειώσουν όσο το δυνατόν την επιφάνειά τους). Το νερό, για παράδειγμα, σχηματίζει σταγόνες γιατί τα μόριά του προσπαθούν να μειώσουν την επιφάνεια που καταλαμβάνουν.

Ωστόσο, στο τυχαίο πείραμα του φοιτητή, το μείγμα συμπεριφέρθηκε διαφορετικά. Αντί να σχηματίσει σταγόνες, δημιούργησε ένα σχήμα σαν βάζο, κάτι που επαναλήφθηκε πολλές φορές. Το γεγονός αυτό αντιβαίνει στις αρχές της φυσικής και ειδικά τους θερμοδυναμικούς νόμους, καθώς το σχήμα του αγγείου έχει μεγαλύτερη επιφάνεια και όχι μικρότερη.

Πώς η μαγνητική στοίχιση αλλάζει τον κανόνα της επιφανειακής τάσης

Προφανώς, το μυστικό σε αυτή τη συμπεριφορά ήταν τα σωματίδια νικελίου. Επειδή αυτά έχουν μαγνητικές ιδιότητες, όπως εξηγούν οι ερευνητές, σχηματίζουν δίπολα που ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν αλυσίδες. Μόλις αυτές οι αλυσίδες των διπόλων βρεθούν στην επιφάνεια του υγρού, υπερισχύουν του φυσιολογικού διαχωρισμού νερού και λαδιού. Αυτή η συμπεριφορά είναι που δίνει το σχήμα του αγγείου στο υγρό.

Η ανακάλυψη αυτή έχει ήδη προκαλέσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, καθώς πρόκειται για ένα σπάνιο παράδειγμα όπου ένα φαινόμενο αψηφά τους καθιερωμένους φυσικούς νόμους. Η κατανόηση των ιδιοτήτων τέτοιων υγρών μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη «έξυπνων υγρών» και υποδεικνύει πιθανές εφαρμογές σε τομείς όπως η ρομποτική, τα έξυπνα υλικά και τα ιατρικά ρευστά. 

Η περαιτέρω έρευνα σε αυτό το υγρό αναμένεται να αποκαλύψει ακόμη περισσότερες ιδιότητες, καθώς η αλληλεπίδραση μεταξύ των διπόλων, της επιφανειακής τάσης και της μαγνητικής ευθυγράμμισης φαίνεται να ανοίγει έναν εντελώς νέο επιστημονικό δρόμο.