Ученые впервые создали квадратные и шестиугольные капли жидкости

Обычно капли приобретают форму шара за счёт поверхностного натяжения, которое стремится уменьшить площадь ее поверхности. Но финские ученые придумали, как сделать капли квадратными или даже шестиугольными

Финские ученые впервые показали, что капли жидкости не всегда могут принимать типичную шарообразную форму. Под воздействием электрического поля они могут становиться квадратными, шестиугольными и даже торообразными (в виде пончика с дыркой посередине).

Когда два вещества смешиваются, они в конечном итоге переходят в устойчивое состояние, называемое термодинамическим равновесием. Этот эффект можно наблюдать, когда молоко равномерно смешивается с кофе, а масло остается плавать на поверхности воды. Исследователи из Университета Аалто (Финляндия) решили посмотреть, как будут вести себя жидкости, если их «зафиксировать» в нестабильном состоянии, до того, как они придут к термодинамическому равновесию.

В своей работе команда ученых использовала комбинации масел с разной проводимостью и диэлектрической проницаемостью. Затем они подвергли жидкости воздействию электрического поля.

«Когда мы включаем электрическое поле над такой смесью, электрический заряд накапливается на границе раздела между маслами. Эта плотность заряда выводит границу раздела из термодинамического равновесия и превращает ее в интересные образования», — объясняет один из авторов статьи, доктор Никос Кириакопулос.

На границе раздела жидкостей сформировался двумерный слой, в котором начали образовываться капли неожиданных форм и узоры. Меняя характеристики приложенного электрического поля, исследователи получили капли в форме квадратов или шестиугольников с прямыми сторонами — в природе это невозможно. Две жидкости также можно было «заставить» образовывать взаимосвязанные решетки — сетчатые узоры, которые регулярно встречаются в твердых материалах, но не встречаются в жидких смесях.

Авторам удалось получить и совсем экзотические формы, например, сформировать из жидкостей тор — фигуру в виде пончика, который сохранял свою форму в течение всего периода приложения поля. В обычных условиях, как известно, такой пончик сразу же схлопнулся бы, так как жидкость не может иметь внутри себя незаполненные отверстия. Еще ученые смогли вытянуть жидкости в нити, которые катались или вращались вокруг своей оси.

«Все эти странные формы созданы и поддерживаются за счет того, что они не могут вернуться в равновесие из-за движения электрических зарядов, накапливающихся на границе раздела двух жидкостей», — объясняют исследователи.