Szembemegy a fizika törvényeivel a rejtélyes anyag, amelyre véletlenül bukkantak rá
További Tech-Tudomány cikkek
A víz, olaj és fémes részecskék keveréke különleges formát ölt, és ma már nem gyakori, hogy szertári szintű kísérletezéssel új fizikára bukkanjanak. Ám nemrég pontosan ez történt egy egyetemi hallgatóval, aki különleges anyagot kotyvasztott.
Kísérletei során eddigi ismeretlen, alakját visszanyerő folyadékot hozott létre a Massachusetts Amherst Egyetem posztgraduális hallgatója, Anthony Raykh. A polimerekkel kapcsolatos tanulmányai során egy ampullában vizet, olajat és nikkelrészecskéket kevert össze. Raykh arra gondolt, hogy az ampullát felrázva egy emulziót kap. Emulziónak azt a folyadékot nevezzük, amely részecskék hozzáadásával egymást taszító folyadékok (például víz és zsírok) keverésével hozható létre. Legközérthetőbb példák erre a tej vagy a majonéz, de az emulziók felhasználásai túlmutatnak a konyhán.
A szóban forgó ampullához a hallgató mágneses nikkelrészecskéket adott, felrázáskor azonban nem emulzió keletkezett, hanem szétváltak a folyadékok, és találkozásuk határa homokóraszerű, karcsúsodó, majd szélesedő alakot öltött.
Anthony Rakyh meglepődött, és kezében ampullájával járni kezdte az egyetemi tanszék tanári szobáit, különböző professzoroktól kérdezgetve, hogy mi lehet az. Senki nem látott még hasonlót. Végül két professzor – Thomas Russell és David Hoagland – beszálltak a rejtély megfejtésébe.
Az olaj és víz keveredése lényegében úgy működik, hogy a keverékhez adott részecskék csökkentik a folyadékokat szétválasztó felületi feszültséget. A jelenség megértésére készített szimulációkból kiderült, hogy itt ennek az ellentéte történik: a mágnesesség lényegében fokozza a felületi feszültséget.
Részecskéből rendszer
Ha közelről megnézed, a mágneses nikkelrészecskék alkotják a falat a víz és az olaj között. Ebben az esetben a részecskék eléggé mágnesesek ahhoz, hogy összeálljanak, ami beavatkozik a termodinamika által leírt emulzifikációs folyamatba
– magyarázta Hoagland.
A vízben az oxigénmolekula negatív töltésű, míg a hidrogének pozitívak, a víz molekulái így ellentétes polaritásuk miatt egymást vonzó laza rendszert alkotnak. Az olajok szénláncainak nincs ilyen polaritása, a víz ezért a többi vízmolekula felé törekszik, vagyis nem keverednek. Ezen csak egy felületaktív anyag változtat, mint amilyen az olajfoltot eltávolító mosószer vagy az öntetben a fűszer: az ilyen anyagok molekulái egyrészt az olajhoz kapcsolódnak, másrészt polaritásuk is van, amivel vízben is oldhatók.
Az emulzióban a folyadékok gömbölyű cseppeket alkotnak, hogy minimalizálják az egymással való érintkezés felületét. Amikor a nem keveredő folyadékok szétválnak, ugyancsak igyekeznek minimális felületen érintkezni. A mágikus keverék végeredményben nem sérti a termodinamika törvényét, hanem annak egy eddig nem ismert különleges esete, amikor a megnőtt felületi feszültség miatt a részecskék nem önállóak, hanem egy rendszerként viselkednek.
A kutatók szerint felületaktivitás helyett a mágneses részecskék láncokba rendeződtek, és átrendezték a folyadékok érintkezését. A végeredményként látható homokóraalak lényegében az üvegampulla belső formájának következménye. Raykh különös felfedezésének egyelőre nincs alkalmazási területe, sokkal inkább egy eddig ismeretlen területet nyitott a puha anyagok területén.
Kövesse az Indexet Facebookon is!
Követem!
