Des chercheurs de la North Carolina State University ont découvert que le gallium indium (EGaIn), un métal liquide avec l'une des tensions superficielles les plus élevées, peut être induit à se propager et à former des motifs appelés fractales avec l'application d'une basse tension. Le travail a des implications pour le contrôle de la forme des métaux liquides.
La tension superficielle est la force exercée par la surface d'un liquide qui le fait « perler » ou former des gouttelettes. L'eau, par exemple, a une tension superficielle élevée, alors ça perle, alors que l'alcool, avec une tension superficielle inférieure, a tendance à s'étaler. Métaux liquides, comme le mercure, ont une tension superficielle énorme et sont donc presque toujours sphériques. En réalité, EGaIn a la tension superficielle la plus élevée de tous les liquides connus à température ambiante.
Dans une découverte surprenante, La professeure de physique de l'État de Caroline du Nord, Karen Daniels, et le professeur d'ingénierie chimique et biomoléculaire Michael Dickey ont découvert que l'application d'une basse tension à la surface d'EGaIn provoque l'étalement du métal liquide et la formation de motifs fractals semblables à des flocons de neige.
"L'application d'une tension à EGaIn forme une fine couche d'oxyde à la surface du métal, qui abaisse efficacement la tension superficielle, " dit Dickey. " Normalement, la tension des liquides peut être abaissée en ajoutant des tensioactifs - comme mettre du savon ou du détergent dans l'eau - au liquide. Il est facile de mettre du savon dans l'eau, mais difficile d'enlever le savon. En revanche, l'utilisation de la tension pour contrôler la tension est intéressante car réversible, et incroyablement efficace."
"Nous avons également constaté que si vous appliquez des quantités plus élevées de tension au métal, il cesse de se propager et se reconstitue, " Dit Daniels. " Cela est dû à la quantité d'oxyde produite - une petite quantité abaisse la tension superficielle, mais trop forme une croûte sur le métal et l'empêche de se répandre. Le contrôle de la tension est donc un bon moyen de contrôler la propagation du métal."
Les chercheurs ont enregistré le comportement du métal à mesure que la tension superficielle diminuait. Moins d'un volt d'électricité a provoqué l'étalement du métal et la formation de différentes fractales, ou des motifs. De façon intéressante, les fractales formées par l'EGaIn semblent être uniques; C'est, elles ne correspondent à aucune des fractales actuellement décrites. « En plus d'être inhabituel, l'autre implication de ces fractales est que pour qu'elles forment la tension superficielle du métal liquide doit être proche de zéro, " dit Daniels.
"Ce travail suggère que non seulement la formation de l'oxyde abaisse la tension superficielle du métal liquide, mais qu'il crée aussi des contraintes de compression - à l'opposé de la tension - qui aident le métal à s'étaler et à former des fractales, " dit Dickey. " C'est intéressant parce que les liquides sont toujours sous tension, et nous avons maintenant un outil pour appliquer des forces de compression directement à la surface d'un liquide. Ces propriétés nous donnent un meilleur contrôle sur le comportement du métal."
L'œuvre apparaît dans Lettres d'examen physique .
