[신기술 소개] 점도가 없는 유체

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 33, No. 5, 2015 … 565

신기술 소개

대부분의 액체와 달리 초유체(superfluids)는 점도 가 0(zero)이다. 이러한 초유체는 절대영도에 가까운 극저온에서 점성이 사라지면서 벽을 타고 위로 흐 르거나(중력의 흐름을 거스르는 흐름) 사방으로 흩 어지는 일반적인 유체와 다른 거동을 보인다. 초유 체 현상은 액체헬륨에서 관찰된다. 하지만 프랑스 의 Paris-Sud 대학의 López et al.은 상온에서 유영하 는 E. coli 박테리아를 이용하여 일반적인 액체의 점 도가 박테리아의 농도가 높아질수록 0에 가까워지 는 것을 관찰하였다(그림 1). 이러한 거동은 Albert

Einstein이 1906년에 제시하였던 입자계의 점도는 입 자의 농도에 비례하여 증가한다는 수식과는 완전히 반대의 경향을 나타낸다. 그림 2에 나타나있지만 유 영하는 박테리아는 외부에서 존재하는 전단흐름에 서 흐름방향과 같은 유체의 흐름을 만들어 내어서 유체의 점도를 낮춘다. 이러한 저항 없는 유체자체 가 흥미로운 현상이지만, 또한 점도가 0인 유체는 미 세유체공학(microfluidics)에서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

그림 1. (a) 레오미터를 이용한 점도 측정 (b) 박테리아 농도에 따른 점도 변화 [López et al. Phys. Rev. Lett. 115, 028301 (2015) DOI:10.1103/PhysRevLett.115.028301]

그림 2. (a) Rod 형태의 입자의 전단유동에서의 거동 (b) 유영하는 박테리아의 전단유동하에서의 거동[M. Cristina Marchetti, Nature.

525, 37 (2015) DOI:10.1038/525037a]

점도가 없는 유체

(Turning Bacteria Suspensions into Superfluids)

López et al. Phys. Rev. Lett. 115, 028301 (2015) DOI:10.1103/PhysRevLett.115.028301