Физики заставили магнитное поле перемешивать жидкость, Hi-Tech

Схема работы цепочки намагниченных частиц в жидкости. Иллюстрация авторов исследования

Физики смогли заставить магнитное поле перемешивать жидкость. Об этом сообщает издание Physical Review Focus, а статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters.

Еще несколько лет назад те же исследователи выяснили, что воздействие динамически меняющегося магнитного поля на взвесь обладающих магнитными свойствами частиц приводит к возникновению внутри жидкости сложных токов. В новой работе ученые смогли прояснить данный процесс, а также предложить способы его практического применения.

В рамках опыта физики помещали содержащие металл частицы диаметром 4-7 микрон в несколько миллилитров этиленгликоля или этилового спирта. Данная взвесь заливалась в пластиковый сосуд, который ученые помещали во вращающееся магнитное поле. В результате в жидкости образовывались длинные цепочки частиц, наклоненные под углом к оси вращения. Эти цепочки являются результатом ориентирования металлосодержащих частиц во внешнем магнитном поле.

Как оказалось, эти цепочки способны перемешивать жидкость также, как это делается в лаборатории обычной палочкой. При этом исследователи выяснили несколько необычных свойств данного процесса.

Во-первых, момент силы, действующий на элемент объема (который и характеризует интенсивность перемешивания), оказался почти независимым от скорости вращения магнитного поля (однако зависимым от его напряженности). Исследователи объясняют это тем, что увеличение скорости приводит не только к ускорению вращения цепочек и усилению момента, но и разрушению самых длинных из них и, соответственно, его ослаблению. В результате два процесса нейтрализуют друг друга, и момент остается практически постоянным.

Во-вторых, момент оказался независим от вязкости жидкости. Последнее особенно важно, поскольку позволяет перемешивать подобным образом жидкости, которые из-за достаточно большой вязкости перемешивать достаточно трудно.

Исследователи предполагают, что новая методика может быть использована при перемешивании жидкостей в наносистемах. Ученые отмечают, что из-за малых размеров каналов в подобных устройствах эффективная технология создания "смесителей" для них отсутствует. При этом физики не уточняют, каким образом они планируют отделять частицы от раствора после перемешивания.