Così i magneti fanno danzare le gocce d’acqua

Mettere in movimento delle goccioline d’acqua, senza toccarle, inducendole ora a formare una grande goccia, ora a dividersi. È quanto hanno fatto i ricercatori della Aalto University in Finlandia e del Paris Tech, che sulle pagine di Science spiegano come siano riusciti a far danzare le goccioline d’acqua grazie a un campo magnetico variabile nel tempo.

Le goccioline usate dai ricercatori non erano però costituite di sola acqua, ma contenevano delle  nanoparticelle (dal diametro di alcuni miliardesimi di metro) magnetiche ed erano poste su superfici superidrofobiche, cioè fortemente idrorepellenti. Inoltre le goccioline erano state ottenute per autoassemblaggio, un processo nel quale alcune componenti disordinate di materia si sistemano in strutture organizzate. In generale, l’autoassemblaggio è di grande interesse sia per gli scienziati che per il settore industriale, dato che molti sistemi naturali sono costituiti da queste strutture e possono trovare diverse applicazioni, come ad esempio nella chimica e nelle scienze dei materiali.

L’autoassemblaggio può avvenire in maniera statica, e in tal caso l’energia viene ridotta al minimo, oppure dinamica, quando richiede un’alimentazione continua di energia. “In questo studio, abbiamo creato un ponte tra i due tipi di autoassemblaggio”, spiega Jaakko Timonen della Aalto University. “Le goccioline, infatti, si autoassemblano sotto un campo magnetico che non varia e formano semplici campioni che, applicando un campo magnetico stavolta variabile nel tempo, possono essere trasformati in complicate strutture dinamiche dissipative”.

Ecco quindi, che giocando con i campi magnetici, le goccioline si trasformano, e da statiche entrano in moto: tale trasformazione modifica l’assetto del campione e raggiunge il suo massimo livello di complessità proprio quando l’energia fornita è sufficiente ad arrivare alla soglia del regime di autoassemblaggio dinamico. “Così in alcuni casi”, dice Timonen, “il movimento delle gocce somiglia a una vera e propria danza”, che può incantare l’osservatore (oltre quello che vi mostriamo, qui è possibile trovare altri video).

“Negli anni, abbiamo lavorato per creare materiali funzionali basati su formazioni statiche autoassemblate”, sottolinea Olli Ikkala, professore alla Aalto University. “Questi sistemi aprono la strada a materiali dinamici ancora più versatili”.

Riferimenti: Science Doi:10.1126/science.1233775 

Credits immagine: Mika Latikka and Jaakko Timonen/Aalto University