讓液體呈現出現六邊形結構

透過破壞液體的熱力學平衡，物理學家使它們在實驗室裡的表現與自然行為截然不同——哄騙液體成直邊的正方形和六邊形，以及格子的模式。

這不僅僅是迷人的，而且可以幫助我們更好地理解液體在不同條件下的行為——對從物理學到醫學研究等一系列領域都有好處。 芬蘭阿爾託大學的物理學家Jaakko Timonen說：“處於平衡狀態的事物往往是相當無聊的。推動系統脫離平衡狀態，看看非平衡結構是否可以被控制或有用，這很吸引人。生物生命本身就是一個很好的例子，它是一群脫離熱力學平衡的分子，具備真正複雜的行為。” 熱力學平衡隨處可見，甚至我們沒有意識到這一點。這種現象使你的冷牛奶能夠均勻地混合在你的熱咖啡中，因為兩種液體的溫度——因此分子中的動能——是均勻的。 但是，當熱力學平衡被破壞時，有趣的事情就會發生，例如自發出現的有序狀態。這對科學家和工程師來說是很有意義的。 由阿爾託物理學家Geet Raju領導的研究小組，設計了一個實驗來探索這個問題。他們將兩種具有不同電導率和相對允差的液體，即油，置於兩個平坦的非溼潤表面之間，以誘發一個準二維的平面。然後，他們施加電場。 阿爾託大學的物理學家Nikos Kyriakopoulos說：“當我們在混合物上開啟一個電場時，電荷在油的介面上積累。”這種電荷密度將介面從熱力學平衡中剪切出來，並形成有趣的形態。 在自然界中，液體是彎曲的。在沒有容器的情況下，它們會形成豐滿、圓潤的小液滴，被其表面張力所束縛，將它們包含在儘可能小的表面積中。在實驗中，它們被誘導著排列成自然界中的液體從未出現過的模式。 這些包括上述的直邊幾何形狀，以及相互連線的格子。該小組還創造了自然界中一般不會出現的環形（甜甜圈形狀），因為液體傾向於填充中間的洞，還有長絲網路。他們甚至看到了圍繞一個軸線旋轉的絲狀物。 Raju說：“所有這些奇怪的形狀都是由以下事實引起和維持的，即它們被介面上積聚的電荷的運動所阻止，無法塌陷回到平衡狀態。” 研究人員說，控制透過應用微調電場產生的形狀的能力具有廣泛的、非常令人興奮的應用。 例如，可被用來在更大的結構中的特定位置組裝物體，以及用於液體自組裝。旋轉的絲狀物對粒子物理學有影響。最後，但肯定不是最不重要的，是在光學方面的潛力。 ”這裡研究的雙相系統為光學裝置提供了令人興奮的可能性，因為對液-液介面和帶電場的流體結構有特殊控制。這將立即導致技術上相關的電壓控制的非平衡光學擴散器和基於光子晶體和玻璃的結構色彩，透過控制這裡展示的各種流體結構的形成、相互作用和自組裝。“ 該研究已發表在《科學進展》上。 https：//www。sciencealert。com/physicists-have-made-liquid-droplets-dance-in-funky-squares-and-hexagons