Une équipe de chercheurs dirigée par un étudiant diplômé en physique à l'Université du Massachusetts Amherst a fait la découverte surprenante de ce qu'ils appellent un «liquide de récupération de forme», qui défie certaines attentes à long terme dérivées des lois de la thermodynamique.
La recherche, publiée dans Physique de la natureDétails un mélange d'huile, d'eau et de particules magnétisées qui, lorsqu'elles sont ébranlées, se séparent toujours rapidement en ce qui ressemble aux lignes classiques en courtise d'une urne grecque.
« Imaginez votre vinaigrette à salade italienne préférée », explique Thomas Russell, Silvio O. Conte professeur distingué de science et d'ingénierie en polymère à UMass Amherst et l'un des auteurs principaux du journal.
« Il est composé d'huile, d'eau et d'épices, et avant de le verser sur votre salade, vous le secouez pour que tous les ingrédients se mélangent. »
Ce sont ces épices, ces petits morceaux de quelque chose d'autre, qui permettent à l'eau et à l'huile, qui s'excluent normalement, de mélanger, un processus appelé émulsification et qui est décrit par les lois de la thermodynamique.
L'émulsification sous-tend une vaste gamme de technologies et d'applications bien au-delà des condiments, et un jour, un étudiant diplômé de l'UMass Amherst Anthony Raykh était dans le laboratoire en mélangeant un lot de cette «vinaigrette à salade» scientifique pour voir ce qu'il pouvait créer – à la place des épices, il utilisait des particules magnétisées de nickel », parce que vous pouvez en ingérer toutes les sortes de matériaux intéressants avec des propriétés utiles où un flud contienne un acier à l'agrassement. Raykh.
Il a fait son mélange, l'a secoué – « Et, en toute surprise, le mélange a formé cette belle forme d'urne immaculée. » Peu importe combien de fois ou combien il a tremblé, la forme de l'urne est toujours revenue.
« Je pensais » quelle est cette chose? » Donc, je suis monté dans les couloirs du département des sciences et de l'ingénierie des polymères, frappant aux portes de mes professeurs, leur demandant s'ils savaient ce qui se passait « , poursuit Raykh. Personne ne l'a fait. Mais il a attiré l'attention de Russell et David Hoagland, professeur de science et d'ingénierie en polymère à UMass Amherst, l'autre auteur principal du journal et spécialiste en matériaux doux.
L'équipe a mené des expériences et a contacté des collègues des universités Tufts et Syracuse pour construire des simulations. Ensemble, l'effort de collaboration a déterminé que le magnétisme, le magnétisme « fort », explique le phénomène inexplicable que Raykh avait découvert.
« Lorsque vous regardez de très près les nanoparticules individuelles de nickel magnétisé qui forment la frontière entre l'eau et l'huile », explique Hoagland, « vous pouvez obtenir des informations extrêmement détaillées sur la façon dont les différentes formes se rassemblent. Dans ce cas, les particules sont magnétisées suffisamment pour que leur assemblage interfère avec le processus d'émulsification, que les lois de la thermodynamique décrivent. »
En règle générale, les particules ajoutées à un mélange d'huile et d'eau diminuent la tension à l'interface entre les deux liquides, ce qui leur permet de mélanger. Mais dans une torsion, les particules qui sont magnétisées assez fortement augmentent en fait la tension interfaciale, pliant la frontière entre l'huile et l'eau en une courbe gracieuse.
« Lorsque vous voyez quelque chose qui ne devrait pas être possible, vous devez enquêter », explique Russell.
Bien qu'il n'y ait pas encore d'application pour sa nouvelle découverte, Raykh est ravi de voir comment cet état jamais vu auparavant peut influencer le domaine de la physique de la matière douce.
