une, Une micrographie optique des aimants colloïdaux en vrac, après quelques minutes d'essorage. b, Un diagramme schématique d'une particule colloïdale. Les cubes colloïdaux d'hématite d'environ 1,6 μm ont un moment magnétique permanent (μ, flèche noire). Ils sont en suspension dans l'eau, sédimenté sur une lame de verre et filé par un champ magnétique tournant (B, flèche blanche traçant le cercle blanc). c, Une micrographie optique des aimants colloïdaux en vrac à un grossissement accru. d–g, Les particules attirent et forment un matériau cohésif avec une tension superficielle apparente qui, sur des échelles de temps allant de la minute à l'heure, se comporte comme un fluide :les amas fusionnent (d) et se répandent comme des gouttelettes liquides lorsqu'ils se déposent contre une paroi dure (e); les bulles de vide s'effondrent (f); et lorsqu'il dépasse un obstacle, le fluide s'écoule autour d'elle, amincissement et révélant éventuellement une instabilité à la formation de gouttelettes (g). Toutes les images ont été prises à travers des polariseurs croisés. Crédit: Physique de la nature (2019). DOI :10.1038/s41567-019-0603-8
Une équipe de chercheurs composée de membres de plusieurs institutions aux États-Unis et une en France a créé un fluide chiral bidimensionnel qui suit principalement les théories hydrodynamiques. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit son fluide, plusieurs de ses propriétés, et les façons dont il diffère des autres fluides. Alexander Abanov de l'Université Stony Brook a publié un article sur News &Views dans le même numéro de revue décrivant le travail effectué par l'équipe.
Les scientifiques ont longtemps cherché à comprendre les propriétés des fluides. Cela n'a pas seulement conduit à des équations qui décrivent son comportement, mais des théories qui décrivent comment d'autres types de fluides qui n'existent même pas pourraient se comporter. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche a créé un type de fluide qui jusqu'à présent, n'était que théorie.
Le fluide créé par les chercheurs se composait de millions de très petits cubes colloïdaux d'hématite, chacun avec un moment magnétique. Pour les faire se comporter comme un fluide, un aimant tournait autour d'eux. Le résultat était un fluide chiral bidimensionnel. Abanov note que le fluide était considéré comme chiral parce que les particules dans le fluide qui s'écoulaient dans le sens des aiguilles d'une montre n'étaient pas exactement les mêmes que celles qui s'écoulaient dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Les chercheurs expliquent que le but de la création du fluide chiral était de tester des théories telles que celles qui s'appliquent à l'invariance sous parité et à l'inversion du temps, imposée sous un constituant de rotation. Un tel fluide, ils notent, supprime les contraintes d'un fluide traditionnel, et a fait l'objet de nombreuses recherches. Leurs efforts font passer le travail au niveau supérieur en démontrant physiquement bon nombre de ses propriétés.
En étudiant leur fluide en action, les chercheurs ont découvert que le « pompage de bord » visqueux dissipatif était un mécanisme général de l'hydrodynamique chirale - il a conduit à des ondes de surface unidirectionnelles, qui a créé des instabilités, quelque chose que l'on ne trouve pas dans les fluides ordinaires. Ils ont également découvert que les mesures spectrales de leur fluide montraient des signes de viscosité Hall, une propriété théorisée des fluides chiraux, et qu'elle était inférieure à la viscosité de cisaillement. Abanov note que l'effet de la viscosité Hall s'est avéré être similaire à la tension superficielle, bien qu'il y ait des différences dans la dépendance à la longueur d'onde.
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