Ученые Австралийского национального университета, управляя движением частиц в потоках, генерируемых волнами, создали новый, революционный тип жидкого материала, который ведет себя как кристалл.
«Это невероятно мощный новый инструмент, который работает на поверхности почти любой жидкости», — говорит глава исследовательской группы профессор Майкл Шатс. По его словам, течения заставляют жидкие вещества вести себя как материалы с регулярной структурой, например, как кристаллы.
Меняя волны, ученые способны менять структуру потока. Это позволяет им дистанционно управлять природой материала. А если структуру потока можно свободно менять, жидкие материалы становятся более динамичными и гибкими, чем твердые. Они становятся двухмерными веществами на пересечении жидкости и газа, который находится над ними.
Управление движением материи на пересечении жидкости и газа открывает новые возможности для двухмерных материалов. По аналогии с оптическими решетками, которые используются в физике сверххолодных атомов, такие вещества могут быть созданы волновым полем, способным динамически направлять материю в периодические пространственные структуры.
Ученые наблюдали за структурами потока в цистерне воды, генерируя волны двумя осцилляторами и отслеживая частицы жидкости. Вращательный момент волны передавался плавающим микрочастицам, ведя их по замкнутой траектории. Эти орбиты образовывали стабильные периодические структуры, отдельные клетки двухмерного материала.
Такие динамические структуры, зеркальное отражение концепции метаматериалов, являются масштабируемыми и биосовместимыми. При этом каждый поток ведет себя как кирпичик Lego. «Теперь, когда мы создали этот кирпичик, люди смогут строить из них сложные структуры, которые мы даже не можем себе представить», — говорит ведущий автор статьи доктор Николя Франсуа. Используя проводящие жидкости, можно создать интерфейс с управляемыми электрическими свойствами. А с помощью биосовместимых субстанций можно контролировать передвижение микроорганизмов.
