Fizikai pirmą kartą išgavo kvadratinių ir aštrių kampų skysčio lašų

VILNIUS, rugsėjo 19 — Sputnik. Veikdami alyvų mišinį, naudodami elektrinius laukus, mokslininkai skysčiuose išgavo struktūras, kurios būdingesnės kietosioms medžiagoms — kvadratinius ir daugiakampius lašus, taip pat kažką panašų į kristalines groteles. Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale "Science Advances".

Medžiagos, kurias matome kasdieniame gyvenime, yra termodinaminės pusiausvyros būsenos. Sujungus du skirtingus skysčius, po kurio laiko jie pasiekia tokią stabilią termodinaminę būseną — pavyzdžiui, pienas visiškai ištirpsta kavoje, o aliejus nesimaišo su vandeniu, o plūduriuoja jo paviršiumi.

Fizikai iš Aalto universiteto Suomijoje, nusprendė pažiūrėti, kaip elgsis skysčiai, jei juos "užfiksuosime" nestabilioje būsenoje prieš tai, kai jie pasieks termodinaminę pusiausvyrą.

"Daiktai pusiausvyros būsenoje, paprastai, gana nuobodūs, — universiteto pranešime spaudai cituojami tyrimo vadovo, taikomosios fizikos profesoriaus Jaakko Timoneno žodžiai. — Įdomu ištraukti sistemas iš pusiausvyros būsenos ir žiūrėti, ar galima valdyti šias struktūras, ar jos gali būti naudingos. Pats biologinis gyvenimas yra geras molekulių grupių, esančių už termodinaminės pusiausvyros, sudėtingo elgesio pavyzdys".

Savo darbe mokslininkai naudojo alyvų, turinčių skirtingą laidumą ir dielektrinę pralaidumą, derinį.

"Kai įjungiame elektrinį lauką virš tokio mišinio, elektros krūvis kaupiasi riboje tarp alyvų. Šis krūvio tankis pašalina riba iš termodinaminės pusiausvyros ir paverčia ją įdomiais dariniais", — paaiškina vienas iš straipsnio autorių, daktaras Nikosas Kiriakopulosas.

Riboje tarp skysčių susidarė dvimatis sluoksnis, kuriame mokslininkai užfiksavo visiškai netikėtų lašų ir raštų susidarymą. Keisdami taikomo elektrinio lauko charakteristikas, tyrėjai išgavo lašelius kvadratų arba šešiakampių pavidalu, su tiesiomis pusėmis, kas neįmanoma gamtoje, kur burbuliukai ir lašeliai linkę formuoti sferas. Du skysčius taip pat pavyko "priversti" sudarytų tarpusavyje susietas groteles — tinklinius raštus, kurie reguliariai pasitinka kietose medžiagose, bet nepasitaiko skystuose mišiniuose.

Autoriams taip pat pavyko gauti gana egzotiškų formų, pavyzdžiui, iš skysčių suformuoti torą — spurgos formos figūrą, kuri išlaikė savo formą per visą lauko taikymo laikotarpį. Įprastomis sąlygomis, kaip žinoma, tokia spurga iškart susprogtų, nes skystis negali turėti viduje neužpildytų skylių. Mokslininkai taip pat sugebėjo ištempti skysčius į siūlus, kurie riedėjo ar sukosi aplink savo ašį.

"Visos šios keistos formos yra sukurtos ir išlaikomos dėl to, kad jos negali grįžti į pusiausvyrą dėl judėjimo elektros krūvių, susikaupančių dviejų skysčių riboje", — paaiškina pirmasis straipsnio autorius Gitas Radžus.

Autoriai pažymi, kad pirmą kartą jiems pavyko sukurti laikinas struktūras su kontroliuojamu ir aiškiai apibrėžtu dydžiu ir forma, kurias galima "įjungti" ir "išjungti" keičiant įtampą.