un, Una micrografia ottica dei magneti colloidali alla rinfusa, dopo pochi minuti di centrifuga. B, Un diagramma schematico di una particella colloidale. I cubi colloidali di ematite da ~1.6 μm hanno un momento magnetico permanente (μ, freccia nera). Sono sospesi nell'acqua, sedimentato su un vetrino e filato da un campo magnetico rotante (B, freccia bianca che traccia il cerchio bianco). C, Una micrografia ottica dei magneti colloidali alla rinfusa con un maggiore ingrandimento. d-g, Le particelle si attraggono e formano un materiale coesivo con una tensione superficiale apparente che, in tempi che vanno dai minuti alle ore, si comporta come un fluido:i grappoli si uniscono (d) e si diffondono come goccioline liquide quando sedimentano contro una parete dura (e); collasso delle bolle vuote (f); e quando superato un ostacolo, il fluido scorre intorno ad esso, assottigliamento ed eventualmente rivelando un'instabilità alla formazione di goccioline (g). Tutte le immagini sono state scattate tramite polarizzatori incrociati. Credito: Fisica della natura (2019). DOI:10.1038/s41567-019-0603-8
Un team di ricercatori con membri di diverse istituzioni negli Stati Uniti e una in Francia ha creato un fluido chirale bidimensionale che segue principalmente le teorie dell'idrodinamica. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Fisica della natura , il gruppo descrive il loro fluido, molte delle sue proprietà, e i modi in cui differisce dagli altri fluidi. Alexander Abanov con la Stony Brook University ha pubblicato un articolo su News &Views nello stesso numero della rivista che descrive il lavoro svolto dal team.
Gli scienziati hanno a lungo cercato di comprendere le proprietà dei fluidi. In questo modo non solo ha portato a equazioni che descrivono il suo comportamento, ma teorie che descrivono come potrebbero comportarsi altri tipi di fluidi che nemmeno esistono. In questo nuovo sforzo, il gruppo di ricerca ha creato un tipo di fluido che fino ad ora, era solo teoria.
Il fluido creato dai ricercatori consisteva in milioni di piccolissimi cubi colloidali di ematite, ciascuno con un momento magnetico. Per farli comportare come un fluido, un magnete è stato ruotato intorno a loro. Il risultato è stato un fluido chirale bidimensionale. Abanov osserva che il fluido era considerato chirale perché le particelle nel fluido che scorrevano in senso orario non erano esattamente le stesse di quelle che scorrevano in senso antiorario. I ricercatori spiegano che lo scopo della creazione del fluido chirale era testare teorie come quelle che si applicano all'invarianza sotto parità e inversione temporale, imposto sotto un costituente rotazionale. Un tale fluido, notano, rimuove i vincoli di un fluido tradizionale, ed è stato oggetto di molte ricerche. Il loro sforzo porta il lavoro al livello successivo dimostrando fisicamente molte delle sue proprietà.
Nello studiare il loro fluido in azione, i ricercatori hanno scoperto che il "pompaggio sui bordi" viscoso dissipativo era un meccanismo generale nell'idrodinamica chirale:portava a onde di superficie unidirezionali, che ha creato instabilità, qualcosa che non si trova nei fluidi regolari. Hanno anche scoperto che le misurazioni spettrali del loro fluido mostravano prove di viscosità di Hall, una proprietà teorizzata dei fluidi chirali, e che era inferiore alla viscosità di taglio. Abanov osserva che l'effetto della viscosità di Hall si è rivelato simile alla tensione superficiale, sebbene ci fossero differenze nella dipendenza dalla lunghezza d'onda.
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