Исследователи показали, что на примере суспензии наночастиц можно продемонстрировать формирование узоров и структур в более сложных неравновесных системах — например, в клетках.
Ферромагнитная жидкость — это не только красивый сувенир, но и занятная научная иллюстрация.
Суспензия состоит из маслянистой жидкости с наночастицами оксида железа. Наночастицы намагничиваются в магнитном поле и при подходящих условиях подача напряжения на такую «феррожидкость» заставляет наночастицы мигрировать, образуя градиент концентрации в смеси. Чтобы феррожидкость «работала», в ее состав должен входить докузат натрия — воскообразное химическое вещество, способное переносить заряд через жидкость.
Исследователи обнаружили, что присутствие докузата натрия при приложении напряжения к феррожидкости приводит к разделению электрических зарядов. Наночастицы оксида железа при этом становятся отрицательно заряженными — выходит, что возникает чувствительность к электрическому полю.
В результате приложения магнитного поля электроферрожидкость меняется — изменяется распределение наночастиц. Распределение наночастиц нестабильно и зависит от величины внешнего магнитного поля.
Такие структуры удалось получить
Такая неожиданная динамика делает «электроферрожидкости» особенно интересными как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения житейской — теперь свойствами феррожидкости можно управлять «на лету», прикладывая совсем небольшие напряжения. Как минимум, это очень красиво. Однако похожие структуры наблюдаются и в живых системах — например, в клетках. Обычно такие структуры очень сложны и их не получается свести к набору простых параметров.
Возможность контролировать структуру и распределение наночастиц ценна и для коммерческого производства — например, очень низкое энергопотребление способно дать вторую жизнь e-ink экранам.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.