Магнитное поле заставило жидкость окаменеть

Физики заставили жидкость затвердеть с помощью магнитного поля.

Под влиянием достаточно сильных электрических полей капли определенных жидкостей могут твердеть. При этом в условиях температуры и давления, соответствующих жидкому состоянию вещества, начинают образовываться твердые кристаллы.

Подобное превращение, называемое электрокристаллизацией, продемонстрировали ученые из Технологического института Джорджии. В ходе эксперимента удалось воздействием сильного электрического поля вызвать фазовый переход без изменения термодинамических параметров вещества.

Новое исследование основано на работе Джеффри Тейлора, который в 1964 году описал превращение сферических капель воды в игольчатые при прохождении ими электрического поля.

Электрокристаллизация нанокапель формамида. Вертикальная ось показывает пропорцию между длиной и шириной капли

В новом исследовании американские ученые использовали не воду, а 10-нанометровые капли формамида. Эта жидкость состоит из небольших молекул с дипольным моментом в два раза большим, чем у молекул воды.

Под влиянием поля уровня менее 0,5 В/нм сферические капли формамида удлинились незначительно, однако когда напряженность поля был повышена до значения близкого к 0,5 В/нм, капли начали собираться в длинное веретено с длиной в 12 раз большей, чем поперечное сечение. Когда напряженность поля увеличили до 1,5 В/нм, жидкая «игла» прошла переходный этап затвердевания с замораживанием диффузионного движения, а затем превратилась в кристалл. После отключения поля формамид опять перешел в жидкое состояние и принял сферическую форму.

Новый эксперимент, наряду с пониманием причин поведения материи, может помочь в разработке новых технологий контроля различных материалов, например для высокоточной доставки лекарств, нанокапсуляции, печати наноструктур, распыления аэрозолей, полиграфии и т.д.