磁性粒子はなぜか界面張力を上げることがあるのか？

その謎に迫るために、研究チームはまず「混ざり合わない」ことで知られる水とジクロロメタン（有機溶媒：DCM）という2種類の液体を用意しました。

ご存じの通り、水と油（あるいは水と有機溶剤）はふだん混ざらず、コップに入れて放置すると上下にくっきり分離します。

そこに、強磁性のニッケル粒子を水側へ加え、油の相であるDCMには電解質のTBAPを入れるという手の込んだ準備を行ったのです。

こうすると、ニッケル粒子は水とDCMが接する境界へとスムーズに移動しやすくなります。

しかも粒子のサイズはナノメートル級からマイクロメートル級まで幅広く試されましたが、どのサイズでも似たような不思議な振る舞いが確認されました。

次に、容器を力強くシェイクしてやると、普通なら粒子が界面を安定化させて“乳濁液（エマルジョン）”ができそうなものなのに、今回の場合はほとんどエマルジョン化が起こりません。

振ってすぐは細かな泡や液滴らしきものが見えるかもしれませんが、それらは短時間のうちに消え去り、容器の底から上に向かって“ギリシアの壺（Grecian urn）”のように優美な曲線を描く境界面が再形成されます。 

底の方が丸く膨らんで、首が細長く伸び、上部がまた広がるあの独特の壺の形が、あっという間に戻ってしまうのです。

しかも、驚くほど安定していて、ちょっとかき混ぜたり揺すったりしても、またすぐ同じ形に戻ろうとします。 

さらに、ペンダントドロップ法という手法で“界面張力”を直接測定してみたところ、なんとニッケル粒子が大量にくっついた状態での張力は、粒子を何も入れない場合より約50%も高い値を示しました。 

普通、「粒子が界面に集まる＝界面張力が下がる」と習うのが当たり前で、これはまるで“粒子を加えれば油と水がもっと混ざりやすくなる”という教科書的イメージにつながります。