Физики "сложили" каплю масла в микроскопический "Маген Давид"

Исследователи из Университета Бар-Илан совместно с коллегами открыли механизм, позволяющий микроскопическим каплям масла принимать форму идеальных шестиконечных звезд.

В физике жидкостей принято считать, что капли всегда стремятся к форме гладкой сферы. Но новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что при строго определенных температурных условиях капли масла в воде способны спонтанно превращаться в симметричные плоские звезды, оставаясь при этом жидкими внутри. Этот процесс напоминает искусство оригами, где сложная трехмерная структура создается путем изгиба поверхности без разрывов или растяжений.

Основным фактором трансформации является формирование на поверхности капли ультратонкой кристаллической оболочки толщиной всего около двух нанометров. Эта оболочка возникает при охлаждении. Она гибкая, но практически нерастяжимая. При нагревании по определенному протоколу оболочка начинает изгибаться и принимает форму шестиконечной звезды.

"Мы обнаружили, что эта трансформация происходит исключительно за счет складывания. В отличие от других изменений формы капель, которые мы изучали, этот процесс не включает движение или перестройку структурных дефектов в кристаллическом слое. Оболочка остается топологически нетронутой. Капля меняет форму просто путем изгиба", – поясняет руководитель работы, профессор Эли Слуцкин.

Исследователям удалось не только объяснить механизм появления шестиконечной формы, но и научиться воспроизводить ее контролируемым образом. Это открытие расширяет понимание того, как геометрия и эластичность взаимодействуют в микромасштабе. Открытие найдет применение в создании новых материалов, наночастиц и в биомедицинских технологиях, где важен контроль над формой мембран.