Российские исследователи вместе с коллегами из Великобритании и Китая подтвердили в эксперименте, что любая классическая жидкость в микроскопическом масштабе реагирует на внешние механические воздействия как твердое тело. Статья с результатами работы опубликована в журнале Physical Review B.

«Ключевое отличие жидкого агрегатного состояния от твердого состоит в наличии у твердых тел сдвиговой жесткости. То есть твердые тела могут сохранять свою форму, в отличие от жидкостей и газов, которые принимают формы сосудов, в которые помещены. Мы выяснили, что это отличие понимается не совсем правильно, — говорит один из исследователей, заведующий кафедрой вычислительной физики Института физики Казанского федерального университета Анатолий Мокшин. — Мы экспериментально подтвердили наличие в жидкости типичного свойства твердого тела — сдвиговой жесткости. Это значит, что на масштабах, сопоставимых с размерами молекул и атомов, жидкость проявляет упругость и жесткость, сопоставимые с твердым телом. В частности, жидкость в таком масштабе будет реагировать на внешние деформационные воздействия как обычное твердое тело».

К такому выводу авторы пришли, изучая свойства расплава галлия. Несмотря на это, они являются справедливыми для любой жидкости. Ученые провели эксперименты по неупругому рассеянию нейтронов и молекулярно-динамические расчеты на суперкомпьютере. Авторы также нашли теоретическое объяснение в рамках оригинальной самосогласованной релаксационной теории жидкого состояния.

Результаты работы, по словам исследователей, помогут понять целый ряд фундаментальных научных вопросов, связанных с физикой жидкого состояния. Полученные в ходе работы данные помогут создать новые наноустройства, наноструктуры и метаматериалы. Они позволят более точно оценивать физические параметры жидкостей вблизи температуры затвердевания и условия синтеза наноструктур. Также результаты работы открывают новые возможности для микрофлюидики — управления жидкостями, ограниченными структурами нанометрового размера.