Pretvorba tečnog stanja u čvrsto putem električnog polja

Pretvorba tečnog stanja u čvrsto putem električnog polja

Fizičari su predvidjeli da će u kapljicama tečnosti određenih materijala, pod uticajem dovoljno jakog električnog polja, doći do određenog stepena očvršćavanja formiranjem kristala u uslovima temperature i pritiska koji odgovaraju tečnim stanjem kapljica kada nema prisustva električnog polja. Ova transformacija stanja uzrokovana prisustvom električnog polja se naziva elektrokristalizacija. Ova studija je izvedena od strane naučnika sa Instituta tehnologije u Džordžiji (Georgia Institute of Technology). „Pokazano je da se putem jakog električnog polja može izazvati promjena stanja bez mijenjanja termodinamičkih parametara,“ tvrdi Uzi Landman, jedan od učesnika u ovome istraživanju. Osnovu za njihovo istraživanje je predstavljala druga studija koja je proučavala uticaj munja na kapljice kiše, koja se manifestira kao promjena oblika kapljica tečnosti prilikom prolaska kroz električno polje. Dok su kapljice tečnosti kružnog oblika kada nema prisustva električnog polja, u prisustvu takve vrste polja poprimaju iglasti oblik. Pomoću simulacija molekularne dinamike, koje dozvoljavaju naučnicima praćenje razvoja materijala u prostoru i vremenu, naučnici su istražili odziv „formamid“ nanočestica na prisustvo električnog polja promjenjive jačine. Pod uticajem slabog električnog polja, do 0.5 V/nm, elongacija kapljice je bila neznatna. Tek nakon što jačina polja pređe već spomenutu kritičnu vrijednost, dolazi do promjene oblika kapljice tečnosti, te izduženje kapljice ide u pravcu električnog polja. Rezultati simulacije i kritična vrijednost električnog polja, nakon koje dolazi do promjene oblika, se jako dobro slažu sa rezultatima studije proveden otprilike prije pola stoljeća. Daljnjim povećanjem jačine električnog polja, „formamid“ molekule pokazuju tečno difuziono kretanje. Međutim, na jačini od 1.5 V/nm, dolazi do promjene stanja kapljica tečnosti, smrzavanja difuzionog kretanja, što kulminira u formiranju jedinstvenog „formamid“ kristala. Daljnja analiza pokazuje da kristalizacija uključuje formiranje prostorno usmjerene rešetke, koja optimizira interakciju između pozitivnih i negativnih krajeva dipola susjednih molekula, što za posljedicu ima minimiziranje slobodne energije u kristalu. Prilikom smanjenja jačine električnog polja dolazi do postepenog topljenja kristala, te potpunim uklanjanjem prisustva polja kapljica tečnosti se  vraća u prvobitno stanje. reference: www.physorg.com