由馬薩諸塞大學阿默斯特分校一名物理學研究生領導的研究小組發現了一種令人驚奇的新型流體，他們稱之為“形狀恢復液體”。這種不同尋常的混合物似乎挑戰了根植於熱力學定律的長期觀念。他們的研究成果發表於4月4日的《自然物理》雜誌上，描述了一種由油、水和磁化粒子組成的混合物，當被搖晃時，它會不斷重新形成類似於希臘古甕優雅曲線的形狀。

เมื่อทดลองกับน้ํามัน น้ํา และอนุภาคนิกเกิลแม่เหล็ก เขาพบว่าไม่ว่าส่วนผสมจะถูกเขย่าอย่างรุนแรงแค่ไหน มันก็กลับสู่รูปทรงโกศที่สง่างามเหมือนเดิมเสมอ ปรากฏการณ์นี้ทําให้นักฟิสิกส์สนใจ ซึ่งในที่สุดก็สืบหาสาเหตุย้อนกลับไปถึงสนามแม่เหล็กที่แรงผิดปกติซึ่งเปลี่ยนวิธีการโต้ตอบของของเหลว แม้ว่าการค้นพบนี้จะไม่มีประโยชน์ในขณะนี้ แต่ก็เปิดสาขาใหม่ของวิทยาศาสตร์ซอฟต์สสาร

"ลองนึกภาพน้ําสลัดอิตาเลียนที่คุณชื่นชอบ" Thomas Russell ศาสตราจารย์พิเศษของ Silvio O. Conte ในภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์ที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ และหนึ่งในผู้เขียนอาวุโสของบทความกล่าว "มันประกอบด้วยน้ํามัน น้ํา และเครื่องเทศ และก่อนเทลงในสลัด ให้เขย่าให้เข้ากันเพื่อให้ส่วนผสมทั้งหมดเข้ากันได้ดี" ในน้ําสลัดอนุภาคเครื่องเทศขนาดเล็กเหล่านี้ช่วยให้น้ํามันและน้ําซึ่งปกติไม่สามารถผสมได้หลอมรวมชั่วคราวซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าอิมัลชันซึ่งควบคุมโดยหลักการทางอุณหพลศาสตร์

Raykh และเพื่อนร่วมงานของเขาค้นพบว่าอนุภาคที่มีแม่เหล็กสูงสามารถเปลี่ยนกฎของอุณหพลศาสตร์ได้ เครดิตภาพ: Anthony Raykh/University of Massachusetts Amherst

อิมัลชันมีบทบาทสําคัญในเทคโนโลยีมากมายนอกห้องครัว Anthony Raykh นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาทดลองกับน้ําสลัดในห้องปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการยกเว้นว่าเขาใช้อนุภาคนิกเกิลแม่เหล็กแทนเครื่องเทศ "เพราะเมื่อของเหลวมีอนุภาคแม่เหล็ก คุณสามารถออกแบบวัสดุที่น่าสนใจทุกประเภทที่มีคุณสมบัติในทางปฏิบัติได้" Reich กล่าว เขาผสมส่วนผสมและเขย่ามัน—"น่าแปลกที่ส่วนผสมก่อตัวเป็นรูปทรงโกศที่สวยงามและบริสุทธิ์นี้" "สิ่งที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นคือไม่ว่าเขาจะเขย่าแรงแค่ไหน มันก็กลับสู่รูปร่างเดิมทุกครั้ง

"ฉันคิดในใจว่า 'นี่คืออะไร' ดังนั้นฉันจึงเดินขึ้นและลงโถงทางเดินของภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์ เคาะประตูอาจารย์ และถามว่าพวกเขารู้หรือไม่ว่าเกิดอะไรขึ้น" เลคกล่าวต่อ ไม่มีใครรู้ แต่มันได้รับความสนใจจาก Russell และ David Hogland ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์ที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ ผู้เขียนอาวุโสอีกคนหนึ่งของบทความและผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุอ่อน

ทีมงานได้ทําการทดลองและร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัย Tufts และมหาวิทยาลัยซีราคิวส์เพื่อสร้างแบบจําลองการจําลอง พวกเขาร่วมกันกําหนดว่าแม่เหล็กโดยเฉพาะแม่เหล็กแรงสามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้ที่ Reich ค้นพบได้

"เมื่อคุณดูอย่างใกล้ชิดที่อนุภาคนาโนนิกเกิลแม่เหล็กแต่ละอนุภาคที่ประกอบกันเป็นขอบเขตระหว่างน้ําและน้ํามัน จะสามารถรับข้อมูลที่มีรายละเอียดมากเกี่ยวกับวิธีการประกอบสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน" Hoagland กล่าว ในกรณีนี้การทําให้เป็นแม่เหล็กของอนุภาคเหล่านี้มีความแรงพอที่การประกอบของพวกมันจะรบกวนกระบวนการอิมัลชันที่อธิบายไว้โดยกฎของอุณหพลศาสตร์ ”

บ่อยครั้งที่อนุภาคที่เติมลงในส่วนผสมของน้ํามันและน้ําจะช่วยลดความตึงเครียดที่ส่วนต่อประสานของของเหลวทั้งสองทําให้ผสมกันได้ แต่ที่น่าสนใจคืออนุภาคที่มีแม่เหล็กเพียงพอจะเพิ่มความตึงเครียดของส่วนต่อประสานโดยดัดขอบเขตระหว่างน้ํามันและน้ําให้เป็นเส้นโค้งที่สง่างาม

"เมื่อคุณเห็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ คุณต้องตรวจสอบ" รัสเซลกล่าว

แม้ว่าการค้นพบใหม่ของเขาจะยังไม่ได้นําไปใช้ แต่ Reich ก็รู้สึกตื่นเต้นที่จะได้เห็นว่าสถานะที่ไม่เคยเห็นมาก่อนนี้จะส่งผลกระทบต่อสาขาฟิสิกส์สสารอ่อนอย่างไร

編譯自/scitechdaily