Створено рідкий метаматеріал, який поводиться як кристал

Дослідники з Австралійського національного університету, керуючи рухом часток у потоках, що генеруються хвилями, створили новий, революційний тип рідкого матеріалу, який поводиться як кристал.

«Це неймовірно потужний новий інструмент, який працює на поверхні майже будь-якої рідини», — говорить глава дослідницької групи професор Майкл Шатс. За його словами, течії змушують рідкі речовини вести себе як матеріали з регулярною структурою, наприклад, як кристали.

Змінюючи хвилі, вчені здатні змінювати структуру потоку. Це дозволяє їм дистанційно керувати природою матеріалу. А якщо структуру потоку можна вільно змінювати, рідкі матеріали стають більш динамічними і гнучкими, ніж тверді. Вони стають двомірними речовинами на перетині рідини і газу, який знаходиться над ними.

Управління рухом матерії на перетині рідини і газу відкриває нові можливості для двовимірних матеріалів. За аналогією з оптичними ґратками, які використовуються у фізиці надхолодних атомів, такі речовини можуть бути створені хвильовим полем, здатним динамічно направляти матерію в періодичні просторові структури.

Вчені спостерігали за структурами потоку води в цистерні, генеруючи хвилі двома осциляторами і відстежуючи частинки рідини. Обертальний момент хвилі передавався плаваючим мікрочастинкам, ведучи їх по замкнутій траєкторії. Ці орбіти утворювали стабільні періодичні структури, окремі клітини двовимірного матеріалу.

Такі динамічні структури, дзеркальне відображення концепції метаматеріалів, є масштабованими та біосумісними. При цьому кожен потік поводиться як цеглинка Lego. «Тепер, коли ми створили цю цеглинку, люди зможуть будувати з них складні структури, які ми навіть не можемо собі уявити», — говорить провідний автор статті доктор Ніколя Франсуа. Використовуючи рідини-провідники, можна створити інтерфейс з керованими електричними властивостями. А з допомогою біосумісних субстанцій можна контролювати пересування мікроорганізмів.