Daimi manyetik ve son derece tuhaf bir sıvı üretildi

Katı bir mıknatısın manyetik özelliklerini ve bir sıvının mekanik özelliğini birleştiren ne var diye sorsak, büyük ihtimalle “hiçbir şey” diye cevap vereceksiniz. Ancak yanılıyorsunuz, çünkü mühendisler modifiye bir 3D yazıcı kullanarak böyle bir malzeme üretti.

Ferro-sıvı

Ferro-akışkan diye bir şey var elbette; ancak bu
bahsettiğimiz şey farklı. Ferro-akışkandan farklı olarak, bu manyetik sıvı dış
manyetik alanın yokluğunda bile manyetizmasını koruyor.

Massachusetts Üniversitesi’nden malzeme bilimci ve mühendis Tom Russell, “Bir ferro-sıvı geçici olarak manyetik olabiliyorsa bunu kalıcı olarak manyetik yapmak için ne yapabiliriz, ve katı mıknatıs gibi davranan, ancak bir sıvı gibi görünen bir malzeme yapmayı merak ettik” diyor. “Hem sıvı, hem de manyetik olan yeni bir malzeme yaptık. Hiç kimse böyle bir şeyi daha önce görmedi.” diye ekliyor.

Aslında bu malzeme ferro-sıvıya oldukça fazla benziyor. Her ikisinde de bir akışkan içine serpiştirilmiş ferromanyetik nanoparçacıklar var. Yeni manyetik sıvıda demir oksit nanoparçacıkları kullanılmış, ferro-akışkan için bu popüler bir seçim elbette; bu yüzden hiç bir sürpriz yok.

Sıvıdan 3D yazıcı yapıları

Ancak geçen sene, araştırma ekibi sıvıdan 3D yazıcı yapıları
üretmek için bir teknik geliştirdi. Bu teknikte iki sıvı kullanılıyor: elastik
bir film oluşturmak için nanoparçacık yüzey aktif madde ile birleşmiş silikon
yağı tübüne su zerkediliyor ve su tutuklanmış oluyor.

Nanoparçacık süspansiyonu ile ilgili olarak araştırma
ekibinin istediği de tam olarak buydu; çapları sadece bir milimetre olan
damlacıkları basmak…

Damlacığın yüzeyinde demir oksit nanoparçacıklar sıkışık durumda bulunuyor, yağ süspansiyonu ve su damlacıkları arasındaki arayüzeyde bir kabuk oluşturuyor. Buna yüzeyler arası sıkıştırma deniyor ve bu iyi bilinen bir nanoparçacık davranışıdır. Daha sonra bu damlacıklar manyetik bobin yanına alınarak manyetik hale getiriliyor. Tıpkı ferro-akışkan gibi, demir oksit parçacıkları gayet normal bir şekilde mıknatısa doğru çekiliyor.

Araştırmacılar manyetik bobini uzaklaştırdığında sıvımız daha az normal bir hal alıyor. Ferro-akışkan manyetik alandan dışarı alındığı zaman, nanoparçacıklar kargaşaya uğruyor ve akışkan tuhaflaşıyor.

Şaşırtıcı sonuçlar

Ama Pekin Kimyasal Teknoloji Üniversitesi’nden Xubo Liu’ya göre, bu yeni akışkan ile nanoparçacıklar ahenkli bir şekilde birbirine doğru yönleniyor, tıpkı eşzamanlı hareket eden yüzücüler veya “danseden küçük damlacıklar” gibi. Bu parçacıklar manyetizmalarını korumuş görünüyor. Russell, “buna inanamadık” diyor. “Çalışmamızdan önce, insanlar daimi mıknatısların yalnızca katılardan oluşacağını düşünüyordu”.

Daha fazla incelemeden önce, araştırmacılar sıvıyı bir
manyetik alana yerleştirdiği zaman nanoparçacıkların manyetik kutuplarının aynı
yönde hizalandığını gördü. Manyetik alan uzaklaştırıldığı zaman, yüzey
parçacıklarının sürükleneceği bir yer yoktur, çünkü bunlar birbirlerine çok
yakın yerleşmiştir ve bu şekilde kalırlar.

Buradaki gizemli kısım şu; bunlar manyetikliğinin bir kısmını
damlacık üzerinde serbestçe yüzen nanoparçacıklara aktarıyor. Ekip bunun nasıl
olduğunu henüz çözmüş değil. Ancak bu oluyor ve bütün damlacık manyetiklik
kazanıyor.

Liu, “İlginç bir deney olarak başlayan bir şey yeni bir bilim alanı oldu” diyor.

Ve daha ilginci, sıvı şekil değiştirebiliyor – silindirik,
düz ve basık, küresel, tel gibi ince ve ahtapot vari daha karmaşık yapılar
alabiliyor.

Buluş konusu malzeme, dış manyetik alan tarafından kontrol
edilebiliyor, böylelikle yumuşak robotik, suni hücreler ve hattâ hedefli ilaç
iletiminde bile olasılıklar sunuyor. Yüzen damlacıkların manyetikleşmesinin
nasıl olduğunu anlamaya çalışarak bir sürü şey öğrenilebilecek.

Russell, “Bu bize bir kapı açıyor” diyor, “manyetik yumuşak madde biliminde yeni bir alan açılıyor”.

Kaynak: We Now Have The First-Ever Permanently Magnetic Liquid, And It’s Absolutely Trippy | Science Alert