Фізики з Австралії та Китаю виявили, що під дією зовнішнього електричного поля крапля рідкого галію може здійснювати періодичні пульсації з чітко заданою частотою. Цей процес відбувається за рахунок зворотного електрохімічного окислення поверхні металу в полі сили тяжкості. Такі пульсації можуть бути використані при розробці штучних рідинних насосів в м'яких роботах або мікрофлюїдних системах, пишуть вчені в.
Відомо, що краплі рідких металів можна змусити пульсувати, використовуючи поверхневі електрохімічні реакції, які призводять до зміни їх фізичних властивостей. Наприклад, якщо до краплі ртуті або галію, що знаходиться в розчині окислювача, піднести залізний цвях, то можна таким чином запустити коливальний електрохімічний процес, протягом якого спочатку окисляється ртуть, що призводить до зниження її поверхневого натягнення і розтікання краплі по дну, а потім - окислення заліза і зворотного відновлення ртуті до металевого стану, в результаті чого крапля знову збирається в кульку. Ці процеси змінюють один одного до тих пір, поки в розчині не скінчиться весь окислювач. Тим не менш, незважаючи на те, що це явище було виявлено досить давно, через неупорядкований характер цих пульсацій знайти для них практичне застосування не вдавалося.
Група фізиків з Австралії та Китаю під керівництвом Чженьвея Ю (Zhenwei Yu) з Університету Вуллонгонг знайшла спосіб зробити подібні коливання періодичними і при цьому управляти частотою пульсацій. Для цього вчені запропонували використовувати спільну дію сили тяжкості та зовнішнього електростатичного поля. У запропонованій схемі експерименту крапля рідкого галію наносилася на похилу поверхню всередину графітового електрода з круговим отвором посередині. Після цього вся система поміщалася в розчин лужі, який виконував роль електроліту.
Під дією сили тяжкості крапля галію на похилій поверхні скочується в бік однієї зі стінок електрода. Включення постійного струму в цій системі призводить до запуску електрохімічного окислення галію, в результаті якого на поверхні краплі утворюється тонка плівка з оксиду галію Ga2O3, а її поверхневе натягнення падає з 500 міліджоулів на квадратний метр практично до нуля. Через падіння поверхневого натягнення крапля змінює сферичну форму на плоску, при цьому через нерівномірний розподіл швидкості реакції відбувається зміщення центру тяжкості краплі. Через отриманий при цьому імпульс і електростатичне відштовхування крапля переміщується в центр отвору, контакт з електродом втрачається, і оксид галію відновлюється назад до металевого стану, а крапля знову набуває сферичну форму. Таким чином система опиняється в початковому стані, і цикл таким чином замикається: крапля галію під дією сили тяжкості знову починається скочуватися до електроду.
Автори зазначають, що для порушення пульсацій використовується джерело постійного струму, а не змінного, як у деяких аналогічних роботах. Змінюючи напругу на електродах можна змінювати частоту бієння крапель об'ємом від 50 до 150 мікролітрів у досить широкому діапазоні: від 0 до 610 ударів на хвилину. Максимальна швидкість руху крапель галію становить близько сантиметра в секунду. Дослідники також відзначають, що зворотна реакція окислення, яка запускає періодичні пульсації, відбувається в лужному розчині при температурі трохи вище кімнатної (близько 34 градуса Цельсія). Проте, якщо зробити розчин електроліту кислим, то пульсації все одно можна спостерігати, але вони стають нестійкими і втрачають періодичний характер.
За словами вчених, цей процес можна використовувати при розробці методів рідинних елементів управління для електронних пристроїв, при створенні композитних матеріалів, розтягуваних електронних пристроїв. Крім того, подібні пульсуючі краплі можуть працювати як насоси в м'яких роботах або мікрофлюїдних пристроях.
Рідкий галій і сплави на його основі нерідко пропонують застосовувати для створення пристроїв, форма яких повинна змінюватися з плином часу. Так, зі сплаву галію та індію вчені створили електричний ланцюг зі змінюваною схемою, управління якою теж відбувається за рахунок зміни напруги між електродами. Китайські хіміки зробили на основі рідкого галію, поміщеного всередину силіконових мікроканалів гнучкі і сильно розтяжувані електронні пристрої. А інша група дослідників запропонувала використовувати галій поблизу точки плавлення як клей для широкого спектру застосувань - від робототехніки до переміщення біологічних зразків.