有時候,科學的進步來自靈感的閃現。但更多時候,它只是意外的結果——比如當一名研究生隨手搖晃一瓶液體,卻意外發現了一種似乎能打破自然規律的新材料。這就是馬薩諸斯大學阿默斯特分校研究團隊發現一種奇特“自塑形液體”的過程,這種液體總會自動形成類似骨灰盒的形狀。
這項發現源于聚合物科學專業學生Anthony Raykh的一次實驗。他當時正在研究油、水和微量磁性鎳顆粒的混合物。通常情況下,像油和水這樣互不相溶的液體,在搖晃后會分離成兩層,或形成球狀小液滴。這是因為在自然狀態下,液體總是在尋找能量最低、表面積最小的狀態。

但這次實驗的結果卻完全不同。混合液體在搖晃之后并沒有形成常規的液滴,而是反復地自我重組,變成一種穩定的花瓶狀結構。即使多次攪動后,它依然會恢復成同樣的形狀。
這個現象令人驚訝,因為它看起來像是違背了物理常識。按照熱力學原理,系統總是趨向于減少能量、縮小表面積。而這種液體形成的骨灰盒狀結構反而擁有更大的表面積,完全不符合預期。
研究人員深入分析后發現,秘密在于混合物中的鎳顆粒。這些微小的磁性顆粒在液體中形成了細長的鏈狀結構,稱為偶極子。它們聚集在液體表面,像一層堅固的外殼,把液體固定成了特定形狀。
雖然看起來很神奇,但這并未真正打破物理定律。相反,這是一種罕見的現象:微觀粒子之間的相互作用影響了整個系統的宏觀表現。
這項發表在《自然物理學》上的研究成果,可能會帶來廣泛的應用前景。未來,科學家或許可以利用類似原理開發出能對外部力量(如磁場或運動)做出響應的智能液體,為材料科學打開新的方向。





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