« Lorsque nous activons un champ électrique sur le mélange, une charge électrique s’accumule à l’interface entre vos huiles. Cette densité de coût cisaille l’interface particulière hors de l’équilibre thermodynamique et directement dans des formations intéressantes », explique le Dr . Nikos Kyriakopoulos, l’un des auteurs du journal. Pointage de crédit : Université Aalto
Éloigner les systèmes de l’équilibre avec des champs électriques s’avère utile pour créer des formes liquides presque impossibles à obtenir dans la nature.
Lorsque 2 substances sont livrées ensemble, elles finiront par s’installer dans un état régulier appelé équilibre thermodynamique ; dans la vie de tous les jours, nous en voyons des échantillons lorsque l’huile essentielle flotte au-dessus de l’eau potable et lorsque le lait se combine uniformément dans l’espresso. Des chercheurs de l’Université Aalto en Finlande voulaient perturber ce genre d’état pour voir ce qui se passe – et s’ils peuvent ou non contrôler le résultat final.
« Les choses à l’intérieur de l’équilibre ont tendance à être très ennuyeuses », déclare le professeur Jaakko Timonen, dont l’équipe de recherche a réalisé une nouvelle fonction publiée dans Développements scientifiques le 15 septembre.
C’est fascinant de faire fonctionner les systèmes d’un véhicule en déséquilibre et de voir si les constructions hors équilibre peuvent être contrôlées ou même être utiles. La vie naturelle elle-même est un excellent exemple de comportement vraiment compliqué dans quelques molécules issues de l’équilibre thermodynamique. ”
Dans leur fonction, l’équipe a utilisé des combinaisons d’huiles naturelles avec différentes constantes diélectriques et conductivités. Puis ils ont soumis les fluides à une industrie électrique.
“Lorsque nous allumons tous une industrie électrique sur le mélange, la charge électrique s’accumule dans l’interface entre les huiles naturelles. Cette densité de charge déchire l’interface utilisateur de l’équilibre thermodynamique et la transforme en formations fascinantes », précise le Dr . Nikos Kyriakopoulos, l’un des auteurs de l’article. En plus d’être perturbés par le champ électrique, les fluides étaient confinés dans une fine feuille presque bidimensionnelle. Ce mélange a conduit les huiles naturelles à se remodeler en différentes gouttelettes et motifs minuscules complètement inattendus.
Les gouttelettes de l’expérience pourraient être converties en carrés et en hexagones à bords droits, ce qui est presque impossible dans la nature, où les petites bulles et les minuscules gouttelettes ont tendance à former des sphères. Les deux liquides pourraient également être formés pour former des réseaux interconnectés : des motifs de grille qui se produiront régulièrement dans les matériaux solides mais qui sont inédits dans les mélanges liquides. Les liquides particuliers peuvent même être amenés à former le tore, une forme de beignet, qui était stable et maintenait la forme pendant que l’industrie était appliquée – contrairement à son caractère, car les liquides ont une forte tendance à s’effondrer et à remplir l’ouverture à la centre. Les liquides particuliers peuvent également former des filaments qui se déplacent et tournent à proximité d’un axe.
“Toutes ces formes inhabituelles sont déclenchées et maintenues par le fait qu’elles sont évitées de s’effondrer à l’équilibre par le mouvement des coûts électriques s’accumulant au niveau de l’interface utilisateur”, explique Geet Raju, le premier rédacteur de l’article.
L’un des résultats passionnants de ce travail pourrait être la capacité de créer des structures à court terme avec une dimension gérée et bien définie qui peuvent être activées et désactivées avec une qualité de volt, un domaine que les scientifiques souhaitent découvrir davantage pour créer une tension. -appareils optiques contrôlés. Un résultat potentiel supplémentaire peut être la capacité de créer des populations communicantes de microfilaments et de microgouttelettes en mouvement qui, à un certain niveau primaire, imitent la dynamique particulière et le comportement de groupe d’organismes comme les bactéries et les microalgues qui se lancent en utilisant des mécanismes très différents.
Guide : « Diversity of non-equilibrium patterns and introduction of activity within confined electrohydrodynamically powered liquids » par Geet Raju, Nikos Kyriakopoulos et Jaakko Sixth is v. I. Timonen, 15 septembre 2021, Développements scientifiques .
DOI 10. 1126 / sciadv. abh1642
La recherche a été réalisée au département associé à la physique appliquée au sein du groupe d’étude Matière active, dirigé simplement par le professeur Timonen.
