Группа ученых из России, Великобритании и Китая получила экспериментальное подтверждение того, что любая классическая жидкость обладает твердотельными свойствами на микроскопических пространственных масштабах и реагирует на внешние механические воздействия как твердое тело. 

По результатам исследования  опубликована статья в журнале  Physical Review B.  В международную исследовательскую группу вошли ученые: кафедры вычислительной физики Института физики Казанского федерального университета, Института физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина Российской академии наук, Лондонского университета королевы Марии,  Имперского колледжа Лондона (Великобритания), Лаборатории Резерфорда-Эплтона (Оксфорд, Великобритания), Уханьского технологического университета (Китай) и Сычуаньского университета (Китай).

«Ключевым отличием жидкого состояния вещества от твердотельного состояния является наличие у твердых тел сдвиговой жесткости. Другими словами, твердые тела могут сохранять свою форму в отличие от жидкостей и газов, которые принимают формы сосудов, в которые они помещены.  Мы совместно с зарубежными коллегами  выяснили, что такое понимание является не совсем правильным, – рассказывает заведующий кафедрой вычислительной физики Института физики КФУ Анатолий Мокшин. - Нам удалось получить экспериментальные подтверждение наличия в жидкости типичного твердотельного свойства  –  сдвиговой жесткости. А это значит, что на пространственных масштабах, сопоставимых с размерами молекул и атомов, жидкость проявляет упругость, жесткость, как твердое тело. Это очень удивительно. В частности, жидкость на этих предельно малых масштабах-размерах будет реагировать на внешние деформационные воздействия как обычное твердое тело. Результаты получены для случая расплава галлия. Тем не менее, они  являются справедливыми для любой жидкости». 

Особенностью научной работы, по словам ученого, является то, что впервые было выполнено комплексное исследование, включающее в себя:  эксперименты по неупругому рассеянию нейтронов,  крупномасштабные молекулярно-динамические расчеты, произведенные вычислительным кластером КФУ и суперкомпьютером  Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской академии наук,  и  теоретическое объяснение в рамках оригинальной самосогласованной релаксационной теории жидкого состояния.

«Полученные нами данные важны для понимания целого ряда фундаментальных научных вопросов, связанных с физикой жидкого состояния. Их необходимо учитывать при конструировании наноустройств, наноструктур, метаматериалов. Во-первых, теперь можно более точно оценивать физические параметры жидкостей вблизи температуры затвердевания и условия (температуру и давление), при которых наноструктуры можно конструировать. Во-вторых,  появились новые возможности для того, чтобы  управлять жидкостями, ограниченными структурами нанометрового размера. Хочу отметить, что изучением этих вопросов занимается один из разделов современный физики - нанофлюидика», - объяснил Анатолий Мокшин.