Pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte descobriram que o índio de gálio (EGaIn), um metal líquido com uma das maiores tensões superficiais, pode ser induzido a se espalhar e formar padrões chamados fractais com a aplicação de baixa voltagem. O trabalho tem implicações no controle da forma de metais líquidos.

A tensão superficial é a força exercida pela superfície de um líquido que o faz "formar gotas" ou formar gotas. Água, por exemplo, tem uma alta tensão superficial, então fica grudado, enquanto o álcool, com uma tensão superficial mais baixa, tende a se espalhar. Metais líquidos, como o mercúrio, têm enorme tensão superficial e, portanto, quase sempre são esféricos. Na verdade, EGaIn tem a tensão superficial mais alta de qualquer líquido conhecido em temperatura ambiente.

Em uma descoberta surpreendente, A professora de física da NC State Karen Daniels e o professor de engenharia química e biomolecular Michael Dickey descobriram que a aplicação de baixa voltagem na superfície de EGaIn faz com que o metal líquido se espalhe e forme padrões fractais semelhantes a flocos de neve.

"Aplicar voltagem ao EGaIn forma uma fina camada de óxido na superfície do metal, o que efetivamente reduz a tensão superficial, "Dickey diz." Normalmente, a tensão dos líquidos pode ser diminuída adicionando surfactantes - como colocar sabão ou detergente em água - ao líquido. É fácil colocar sabão na água, mas é difícil tirar o sabão. Em contraste, o uso de tensão para controlar a tensão é interessante porque é reversível, e incrivelmente eficaz. "

"Também descobrimos que, se você aplicar maiores quantidades de voltagem ao metal, ele para de se espalhar e formar gotas novamente, "Daniels diz." Isso se deve à quantidade de óxido produzida - uma pequena quantidade reduz a tensão superficial, mas muito forma uma crosta sobre o metal e impede que ele se espalhe. Portanto, controlar a voltagem é uma boa maneira de controlar a propagação do metal. "

Os pesquisadores registraram o comportamento do metal conforme a tensão superficial diminuía. Menos de um volt de eletricidade fez com que o metal se espalhasse e formasse diferentes fractais, ou padrões. Interessantemente, os fractais formados pelo EGaIn parecem ser únicos; isso é, eles não correspondem a nenhum dos fractais descritos atualmente. "Além de ser incomum, a outra implicação desses fractais é que, para que formem, a tensão superficial do metal líquido deve ser próxima de zero, "Daniels diz.

“Este trabalho sugere que não só a formação do óxido diminui a tensão superficial do metal líquido, mas que também cria tensões compressivas - o oposto da tensão - que ajudam o metal a se espalhar e formar fractais, "Dickey diz." Isso é interessante porque os líquidos estão sempre sob tensão, e agora temos uma ferramenta para aplicar forças compressivas diretamente na superfície de um líquido. Essas propriedades nos dão maior controle sobre o comportamento do metal. "

O trabalho aparece em Cartas de revisão física .