Ανακάλυψη μείζονος σημασίας από φοιτητή. Δύο υγρά αρνούνται να αναμειχθούν, κόντρα στη θερμοδυναμική.
Μια εντελώς τυχαία παρατήρηση σε εργαστήριο του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στο Άμχερστ οδηγεί σε μια επιστημονική ανατροπή που προκαλεί δέος στην παγκόσμια κοινότητα της Φυσικής. Ερευνητές εντόπισαν φαινόμενο που φαινομενικά «σπάει» τις παραδοσιακές προβλέψεις των νόμων της θερμοδυναμικής, φέρνοντας στο προσκήνιο μια πρωτοφανή συμπεριφορά υλικών σε νανοκλίμακα.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Physics, προέκυψε όταν ο μεταπτυχιακός φοιτητής Anthony Raykh παρατήρησε μια εντελώς απρόσμενη αντίδραση: Αντί να αναμειχθούν, δύο μη συμβατά υγρά σχημάτιζαν μια σταθερή, σχεδόν καλλιτεχνική δομή, ένα σχήμα που ο ίδιος παρομοίασε με «ελληνικό αγγείο».
Όταν ο μαγνητισμός ανατρέπει τα δεδομένα
Το πείραμα περιλάμβανε την προσθήκη μαγνητισμένων νανοσωματιδίων νικελίου στο μείγμα των υγρών. Παρά την ανακίνηση, όπως θα έκανε κανείς με ένα ιταλικό ντρέσινγκ σαλάτας για να ομογενοποιήσει λάδι και νερό, τα υγρά παρέμεναν διαχωρισμένα. Η παρουσία των νανοσωματιδίων φαίνεται πως μεταμόρφωνε τη γεωμετρία του συστήματος σε τέτοιο βαθμό, που ματαίωνε κάθε φυσική προσπάθεια γαλακτωματοποίησης.
Νέο κεφάλαιο στη φυσική της μαλακής ύλης
Η διεπιστημονική ομάδα, με συμμετοχή επιστημόνων από τα Πανεπιστήμια Tufts και Syracuse, μέσω υπολογιστικών προσομοιώσεων κατέληξε στο συμπέρασμα πως το έντονο μαγνητικό πεδίο αλλοιώνει τη διαχωριστική επιφάνεια των υγρών, εμποδίζοντας τη συνήθη διαδικασία ανάμειξης. Όπως εξηγεί ο καθηγητής David Hoagland, «σε νανοκλίμακα, τα μαγνητισμένα σωματίδια αναδιοργανώνονται με τέτοιον τρόπο που ανατρέπουν τον θερμοδυναμικό κανόνα της ελάχιστης ενέργειας».
Πρακτική εφαρμογή δεν υπάρχει για την ώρα
Παρότι η ανακάλυψη δεν έχει άμεση πρακτική αξιοποίηση, ανοίγει νέα πεδία στην έρευνα για τα νανοϋλικά και τις ελεγχόμενες μικροδομές. Πρόκειται για μια σπάνια ματιά στο πώς εξωτερικές παρεμβάσεις, όπως ένα μαγνητικό πεδίο, μπορούν να οδηγήσουν υλικά συστήματα σε μη αναμενόμενες, μη γραμμικές συμπεριφορές, ξεφεύγοντας από το προβλεπόμενο της θερμοδυναμικής.
Με λίγα λόγια, οι επιστήμονες δεν γκρεμίζουν τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής, τους επαναπροσδιορίζουν υπό το φως νέων, ακραίων συνθηκών. Ένα ακόμα βήμα προς το μέλλον της ύλης και των εφαρμογών της.
