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Foto di Arek Socha da Pixabay

Alcuni fisici hanno interrotto l’equilibrio termodinamico dei liquidi e hanno cercato di farli comportare in modo diverso da come abitualmente si comportano in natura. Sono riusciti a convincerli a formare quadrati e esagoni diritti e schemi di reticoli. Questo di per sè è affascinante, ma può aiutarci a comprendere al meglio come questi liquidi si comportano in condizioni diverse.

Ciò può avere anche implicazioni su diversi campi, dalla fisica alla ricerca medica. È affascinante portare i sistemi fuori equilibrio e vedere se le strutture di non equilibrio possono essere controllate o essere utili. La vita biologica stessa è un esempio di comportamento complesso in un gruppo di molecole che sono fuori dall’equilibrio termodinamico.

 

Equilibrio termodinamico dei liquidi, ciò potrebbe portarli a cambiare forma

Molto probabilmente vediamo questo equilibrio termodinamico anche nella nostra quotidianità, ad esempio quando mescoliamo due liquidi caldi, come il latte ed il caffè, che prendiamo a colazione. Tuttavia quando l’equilibrio termodinamico viene interrotto, possono accadere cose interessanti, come l’emergere spontaneo di stati ordinati. Ciò ci aiuta non solo a capire l’equilibrio termodinamico stesso, ma vari materiali. Proprio per esploralo i ricercatori hanno posto due liquidi, oli, con diverse conducibilità e relative permittività tra due superfici piatte, non bagnanti per indurre un piano quasi bidimensionale.

Poi hanno applicato un campo elettrico e questa densità di carica taglia l’interfaccia fuori dall’equilibrio termodinamico e in formazioni interessanti. in natura i liquidi sono sinuosi e in assenza di un contenitore formano goccioline rotonde e rotonde, legate dalla loro tensione superficiale che le contiene nella superficie più piccola possibile. Nell’esperimento vengono convertiti in diversi schemi che non si ripropongono in natura. Questi includevano le summenzionate forme geometriche dritte, nonché reticoli interconnessi. Il team ha anche creato forme di ciambella, perché il liquido tende a riempire il buco nel mezzo, e anche reti di filamenti.

Tutte queste strane forme sono causate e sostenute dal fatto che viene loro impedito di tornare in equilibrio dal movimento delle cariche elettriche che si accumulano all’interfaccia. Questa capacità di controllare le forme generate dal campo elettrico ha una vasta gamma di applicazioni davvero interessanti. Potrebbe essere utilizzato per assemblare oggetti in posizioni specifiche in strutture più grandi e per l’auto assemblaggio di liquidi. I filamenti rotanti hanno implicazioni per la fisica delle particelle. Ultimo, ma certamente non meno importante, è il potenziale nell’ottica.

Ciò porterà immediatamente a diffusori ottici di non equilibrio controllati dalla tensione tecnologicamente rilevanti e a colori strutturali basati su cristalli e vetri fotonici controllando la formazione, le interazioni e l’autoassemblaggio delle varie strutture fluide.

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