物理學家突破熱力學極限！創造出「形狀記憶液體」

麻薩諸塞大學阿默斯特分校的物理學團隊最新發現，一種能夠自動恢復原始形狀的液體，徹底顛覆了傳統熱力學定律的預期。

這張影像顯示了由二氧化矽奈米粒子穩定的乳液滴，表面殘留著鎳奈米粒子。影像來源：Raykh等人，doi: 10.1038/s41567-025-02865-1。

「想像你最愛的義式沙拉醬，」麻薩諸塞大學阿默斯特分校的Thomas Russell教授解釋道：「它由油、水和香料組成，在淋上沙拉前你會搖晃混合。正是這些微小香料顆粒，讓本不相容的水油能夠混合，這個過程稱為乳化作用，符合熱力學定律。」

研究生Anthony Raykh補充：「乳化技術的應用遠超調味料範疇。有天我在實驗室調製特殊『科學沙拉醬』，不過我用的是磁化鎳粒子而非香料，因為磁性流體能創造各種具特殊性質的材料。」

「當我混合搖晃後，竟意外形成完美的壺狀結構，無論如何劇烈搖晃，液體都會恢復這個形狀。」Raykh描述這個突破性發現時仍難掩興奮。

透過實驗與模擬，團隊確認「強磁性」是這個反常現象的關鍵。同校的David Hoagland教授指出：「觀察鎳奈米粒子在水油介面的排列時，我們發現這些粒子的磁化強度足以幹擾熱力學描述的乳化過程。」

傳統乳化作用中，新增粒子會降低水油介面張力促進混合。但研究顯示，強磁化粒子反而會增加介面張力，使分界線形成優美曲線。

Russell教授強調：「當發現違反物理常識的現象，就必須深入探究。雖然目前尚無實際應用，但這種前所未見的物質狀態將為軟物質物理學開闢新方向。」

這項突破性研究已發表於《自然物理》期刊（A. Raykh et al. Shape-recovering liquids. Nat. Phys, published online April 4, 2025; doi: 10.1038/s41567-025-02865-1）。