Израильские физики решили проблему, которой более века: они объяснили почему отвердевают жидкости

Ученые Тель-Авивского университета объяснили механизм перехода жидкости в твердое состояние без изменения структуры. Теперь открываются новые возможности создания эластичных материалов и гелей.

Если увеличивать количество частиц в растворе, в какой-то момент он перестает течь и становится твердым (стеклообразным), хотя никаких изменений структуры не происходит. Более ста лет физики пытались понять, почему и главное – когда – жидкость внезапно становится твердым материалом.

Чтобы изучить этот процесс, исследователи использовали коллоидные суспензии, в которых микроскопические частицы играют роль датчиков. Работа опубликована в журнале Nature Physics.

Ученые добавили к жидкости мелкие и подвижные частицы и с помощью микроскопии отследили, как движение одной частицы влияет на другие частицы на разных расстояниях. Оказалось, что в жидком состоянии движение частицы воздействует на другие на больших расстояниях, но по мере приближения к стеклообразному состоянию этот перенос подавляется. Система начинает поглощать импульс вместо того, чтобы передавать его, и жидкость твердеет.

Метод, предложенный учеными, открывает новые возможности для изучения гелей, мягких материалов и биологических тканей. Используя этот метод можно точно зафиксировать момент отвердевания сложных сред. Это поможет изучать живые ткани, разрабатывать прочные эластичные материалы и полимеры, и позволяет предотвращать нежелательное отвердевание промышленных суспензий и эмульсий, оптимизируя их свойства.

Соавтор исследования, профессор Хаим Диамант отмечает: "Значение этого исследования заключается не только в выявлении новых признаков стеклования, но и в предложении нового взгляда на явление в целом. Использование мелких частиц-трассеров в качестве гидродинамических зондов позволяет исследовать появление твердотельных свойств еще до того, как система перестает течь".