Kapalina tvaru urny. Kredit: Anthony Raykh/UMass Amherst.

Učebnice praví, že kapaliny mají svůj objem, ale nemají vlastní tvar. Jejich reálný tvar odpovídá tvaru toho, v čem se nacházejí. Anthony Raykh, student University of Massachusetts Amherst (UMass Amherst) a jeho kolegové nedávno učinili překvapivý objev, když nalezli kapalinu s tvarem neboli jak tomu anglicky říkají „Shape-recovering liquid.“

UMass Amherst má nejvyšší univerzitní knihovnu na světě. Kredit: Ktr101, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Je to fyzikální provokace, protože kapalina s tvarem se vzpěčuje dlouhodobě uznáváným předpokladům v souvislosti s termodynamickými zákony.

Stručně řečeno, Raykh a spol. vzali olej, vodu a magnetizované částice, které smíchali dohromady. Jak k tomu trefně dodává vedoucí výzkumného týmu Thomas Russell, je to jako když děláte italský dresink. Jen namísto magnetizovaných nanočástice protřepete olej a vodu s kořením a přísadami.

Právě kousky koření umožní, že olej s vodou vytvoří emulzi, pěkně podle zákonů termodynamiky. Snižují mezifázové napětí mezi olejem a vodou.

Hotový italský dresink s úsměvem nalijete do misky, ve které se pěkně rozleje, a můžete se pustit do salátu. Když to ale uděláte s řekněme fyzikálním dresinkem týmu z Amherstu, poklesne vám čelist.

Anthony Raykh (vlevo) a Thomas Russell (uprostřed). Kredit: Anthony Raykh/UMass Amherst.

Důkladně protřepete, nalijete – a kapalina vytvoří elegantní urnu na popel zemřelého, tedy urnu s americkým designem.

Ať to udělali, kolikrát chtěli, ať třepali, jak silně chtěli, nakonec jim z toho vždy vznikla urna.

Když se otřepali z původního šoku a zřejmě zavrhli hypotézu, že zneklidňující tvar kapaliny je důsledkem nějaké univerzitní kletby, pustili se do experimentů a simulací.

Nakonec dospěli k vysvětlení, že za fascinující fenomén mohou silně magnetizované nanočástice niklu, jejichž magnetické působení narušuje proces vzniku emulze a nanočástice nesnižují, ale naopak zvyšují mezifázové napětí, čímž vykreslí elegantní křivky urny. Výsledkem je neuvěřitelná kapalina s tvarem. Teď se uvidí, jak si s tím poradí materiáloví inženýři.

Video: UMass Amherst Team Finds Exception to Laws of Thermodynamics

Literatura

UMass Amherst 4. 4. 2025.

Nature Physics online 4. 4. 2025.