Невидимый клей: как порядок притягивает беспорядок экспресс
Встряхните банку с песком и шариками — и увидите, как крупные предметы всплывают или тонут в зависимости от размера. Но если встряхивать умно, можно заставить шарики собираться в пары и цепочки, словно они приклеены друг к другу. Именно такой «невидимый клей» впервые поймали и измерили физики из Индии и Германии.
Они взяли плоский сосуд с гранулами — маленькими дисками, которые вибрировали так, что те двигались хаотично, как молекулы в жидкости. В эту «гранулярную жидкость» поместили два больших диска-«гостя». Вокруг каждого гостя гранулы теряли упорядоченность: возникал островок беспорядка, похожий на пузырь. Два пузыря начинали притягиваться и сливаться, утягивая за собой гостей. Сила этого притяжения оказалась крошечной — порядка одной миллиардной ньютона, но её хватило, чтобы диски сблизились и удерживались вместе.
Этот эффект назвали «ордерофобным» — буквально «боящимся порядка». Он универсален: работает и в жидкостях, и в коллоидах, и в биологических системах. Теперь, зная его силу, можно управлять сборкой микрочастиц, создавать новые материалы и даже влиять на поведение клеток в тканях. Так что встряхните банку с песком — возможно, вы увидите, как рождается будущий умный материал.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.12935
Fluctuation-induced forces, such as the Critical Casimir Effect (CCE), are fundamental mechanisms driving organization and self-assembly near second-order phase transitions. The existence of a comparable, universal force for systems undergoing a first-order transition has remained an unresolved fundamental question. The proposed Orderphobic Effect is one such potential mechanism. It arises from minimisation of the interfacial free energy between solutes that locally nucleate a disordered phase. Here, we report the first experimental demonstration and quantitative measurement of the Orderphobic Effect. Using a driven, non-equilibrium quasi-2D granular fluid undergoing a first-order order-disorder transition, we show that specifically designed solutes in an ordered phase nucleate a coexisting ``bubble'' of the disordered phase. By analysing its capillary fluctuations, we confirm that this phenomenon occurs due to the proximity to phase-coexistence, and we directly quantify the attractive force by measuring the interaction free energy between solutes. The observation of this general fluctuation-mediated force in a non-equilibrium steady state strongly supports its claimed universality. Our work establishes the Orderphobic Effect as the first-order equivalent to the CCE, providing a new, general route for controlling self-assembly and aggregation in soft matter and non-equilibrium systems.
Сила притяжения между двумя «пузырями беспорядка» в эксперименте была в миллиард раз меньше веса песчинки, но её хватило, чтобы удержать вместе два диска, каждый размером с монету.