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工学:電場勾配により引き起こされる単純流体の分離

Nature 430, 6999 doi: 10.1038/nature02758

液体混合物の相分離は主に温度と圧力で制御されるが、重力場、磁場、および電場の影響も受けうる。しかし、このような場と濃度ゆらぎの間の結合は弱く、効果は極限条件でしか現れない。例えば、一様な電場によって起こる混合は、研究されている系の相転移温度から百分の数度かそれより小さい範囲の温度でしか検出されない。今回我々は、電場が一様でないなら、電場を用いてより実用的な条件下で単純液体の混合物の相分離挙動を制御できると予想し、実証した。約50 μm離れた平行でない電極間に100 Vの電圧をかけることで、パラフィンとシリコーン油の分離を混合物の相転移温度より1 K上で可逆的に引き起こすことができた。電場勾配をなくすと、混合物は均一状態に戻った。相分離挙動に対するこの直接制御は電場強度に依存し、効果の長さスケールは電極の幾何配置で決まる。この現象は、小さい伝導体付近の電場勾配が利用できる場合をはじめとして、数々のナノ技術への応用が期待される。

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