阿爾托大學的研究人員表明，納米顆粒懸浮液可以作為研究更復雜的非平衡系統(tǒng)(如活細胞)中圖案和結構形成的簡單模型。新系統(tǒng)不僅是研究圖案化過程的寶貴工具，而且具有廣泛的潛在技術應用。
該混合物由帶有氧化鐵納米顆粒的油狀液體組成，這些納米顆粒在磁場中會被磁化。在合適的條件下，在鐵磁流體上施加電壓會導致納米顆粒遷移，從而在混合物中形成濃度梯度。為此，鐵磁流體還必須包括多庫酯，一種可以通過流體攜帶電荷的蠟狀化學物質。
研究人員發(fā)現(xiàn)，多庫酯的存在和鐵磁流體兩端的電壓導致電荷分離，氧化鐵納米顆粒帶負電。“我們根本沒想到會這樣，”阿爾托的博士后研究員 Carlo Rigoni 說。'我們?nèi)匀徊恢浪鼮槭裁磿l(fā)生。事實上，我們甚至不知道在添加多庫酯時電荷是否已經(jīng)分裂，或者是否在打開電壓后立即發(fā)生分裂。
為了反映對電場的新敏感性，研究人員將這種流體稱為電鐵磁流體，而不僅僅是鐵磁流體。這種電響應導致納米顆粒遷移，由此產(chǎn)生的納米顆粒濃度差異改變了電鐵磁流體的磁響應。
因此，在電鐵磁流體上施加磁場會改變納米顆粒的分布，精確的圖案取決于磁場的強度和方向。換句話說，納米粒子的分布是不穩(wěn)定的，在外部磁場的微小變化的驅動下，會從一種狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。電壓和多庫酯的組合將流體從平衡系統(tǒng)轉變?yōu)樾枰愣芰枯斎胍跃S持其狀態(tài)的非平衡系統(tǒng)——耗散系統(tǒng)。
這些意想不到的動力學使電鐵磁流體在科學和潛在應用方面都特別有趣。'鐵磁流體自 1960 年代被發(fā)現(xiàn)以來就引起了科學家、工程師和藝術家的注意。現(xiàn)在，我們已經(jīng)找到了一種真正簡便的方法，只需施加一個小電壓來驅動流體脫離熱力學平衡，就可以實時控制它們的磁性。阿爾托實驗凝聚態(tài)物理學教授 Jaakko Timonen 說，這使得技術應用的流體特性、圖案形成的復雜性，甚至可能是新的藝術方法有了全新的控制水平，他監(jiān)督了這項研究。
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