Yanlışlıkla yapılan sıra dışı keşif: Kendi kendini şekillendiren sıvı!

Massachusetts Amherst Üniversitesi’ndeki bir ekip, kendi kendine şekillenebilen ve sürekli olarak bir urn (antika vazo) formunu alan olağanüstü bir sıvı keşfetti.

Keşif, polimer bilimi öğrencisi Anthony Raykh‘in yağ, su ve mikroskobik manyetik nikel parçacıklarından oluşan bir karışımı incelemesi sırasında başladı. Normalde, birbirine karışmayan iki sıvı – örneğin yağ ve su – birlikte çalkalandığında, ya katmanlara ayrılır ya da küçük, yuvarlak damlacıklar oluşturur. Bu, sıvıların yüzey alanlarını en aza indirgemeye çalışmaları nedeniyle olur; bu da termodinamiğin temel prensiplerinden biridir.

Ancak Raykh’in deneyinde karışım normal davranmadı. Basit damlacıklar oluşturmak yerine, çalkalandıktan sonra sürekli olarak kendini sabit, vazo benzeri bir forma dönüştürdü. Tekrar tekrar çalkalanmasına rağmen, bu kendiliğinden şekil alan sıvı, her seferinde aynı sıra dışı yapıya geri döndü.

Bu şekil sadece şaşırtıcı olmakla kalmadı, aynı zamanda alışıldık kurallara da meydan okur gibiydi. Termodinamiğe göre, sistemler enerjilerini azaltarak dengeye ulaşma eğilimindedir. Sıvı karışımlarında bu, genellikle iki madde arasındaki yüzey alanının en aza indirgenmesi anlamına gelir. Oysa bu urn şekli, daha az değil, daha fazla yüzey alanına sahipti.

Araştırmacılar daha derine indiklerinde, bu garip davranışın anahtarının nikel parçacıkları olduğunu keşfettiler. Manyetik özelliklere sahip olan bu parçacıklar, dipol adı verilen küçük zincirler oluşturuyordu. Bu aslında parçacıkların hizalanarak birbirini çektiği bir manyetik etkidir. Bu zincirler sıvının yüzeyinde birikerek onu alışılmadık bir şekilde sabitlediği ve normalde beklenen yağ-su ayrışmasını bastırdığı anlaşıldı.

Şimdi bu keşifte yola çıkarak, sıvılara farklı şekiller verme üzerine yeni çalışmalar yapılabilir. Bakalım gelecekte bu gelişme insanlığa nasıl bir faydayla geri dönecek?