علم

يمكن للمادة السائلة المبتكرة حديثًا أن تتحرك بمفردها على طول سطح مستو

يمكن للمادة السائلة المبتكرة حديثًا أن تتحرك بمفردها على طول سطح مستو


يمكن لأي مادة سائلة أن تتدفق إذا قام مصدر ضغط بإجراء دفع أو سحب عليها مثل المضخة أو السطح المائل. لكن بالنسبة للعلماء في جامعة برانديز في ماساتشوستس ، فإن قوانين الفيزياء هذه ببساطة غير مرضية. لذلك ، توصلوا بذكاء إلى طريقة تسمح للسوائل بالتحرك أو التدفق بحرية دون تدخل البشر ومساعدة الجاذبية.

لنلق نظرة على ميكانيكا السائل

إذن ، كيف يمكن للسوائل أن تتدفق بشكل مستقل عند وضعها على سطح مستو؟ في الأساس ، يتم دمج الخلايا البيولوجية التي تمتلك سمات ديناميكية بشكل طبيعي في محلول وتتسبب في تحرك المزيج السائل بأكمله تلقائيًا. تسمى الخلية البيولوجية المسؤولة عن هذه الحركة الأنابيب الدقيقة. تحتوي هذه الخلية على مركز مجوف وغير مستقر ديناميكيًا حيث تمر أطراف الأنبوب بمرحلة النمو والانكماش. نتيجة لذلك ، تصبح الخلية ديناميكية من خلال إجراءات الانحناء والتمدد.

هيكل الأنابيب الدقيقة [مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز]

قام علماء من جامعة برانديز بإخراج الأنابيب الدقيقة من دماغ بقرة وخلطها في محلول مائي. بالإضافة إلى ذلك ، فقد اختلطوا أيضًا في جزيئين آخرين موجودين في الخلايا المعروفة باسم كينيسين وأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

يُظهر الفيديو أدناه حركة الأنابيب الدقيقة في حركة بطيئة وهي تطفو في محلول مائي.

يعمل الكينيسين كمادة ملزمة بين التكوين المجاور للأنابيب الدقيقة ويتمثل دور ATP في توفير الطاقة للخلايا للتحرك. أدى هذا المزيج من الخلايا إلى ديناميكيات شبيهة بالاضطراب للسوائل النشطة السائبة. تمزق تكوين الأنابيب الدقيقة مع استمرار الحركة ، لكن خلايا كينيسين جديدة سرعان ما قامت بمطابقتها مع شريك جديد. أدت دورة الانقسام والجمع هذه للأنابيب الدقيقة إلى أنماط دوامة في السائل وتمكن فريق برانديز من معالجة هذه الحركة في تدفق موحد أو في "تدفق متماسك". الفرق بين التدفق المضطرب والمتماسك موضح أدناه.

[مصدر الصورة: علم]

التقط الفيديو أدناه بشكل مثير للدهشة العرض الجميل لهذا التدفق المتماسك.

التطبيقات المحتملة

في المقام الأول ، لماذا يجب أن تتحرك السوائل بشكل مستقل؟ حسنًا ، أحد التطبيقات المحتملة لهذا الاختراق العلمي هو في صناعة النفط والغاز. مع وجود هذا النوع من التكنولوجيا في متناول اليد ، قد لا يحتاج النفط إلى ضخه عبر خطوط الأنابيب من أجل التدفق. خاصة بالنسبة لخطوط الأنابيب التي تمتد مئات الأميال من نقطة المنشأ إلى وجهتها. علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي هذا الاختراق الواعد أيضًا إلى مواد هلامية ذاتية الدفع من شأنها أن تفيد مجال الهندسة الميكانيكية.

قال فريق Brandeis: "لقد استغلوا قوة الطبيعة بشكل أساسي لإنشاء آلة مجهرية قادرة على ضخ السوائل". صرح العلماء في ورقتهم المنشورة: "من منظور تقني ، مهدت السوائل النشطة ذاتية الضخ الطريق لهندسة الآلات اللينة ذاتية التنظيم التي تحول الطاقة الكيميائية مباشرة إلى عمل ميكانيكي". من لهجة هذا البيان ، يبدو أنه ينطبق على صناعة الطاقة أيضًا. إذا كانت الطاقة الكيميائية قادرة على تشغيل العمل الميكانيكي ، فقد لا نحتاج إلى الاعتماد على الوقود الأحفوري في المستقبل وقد تندرج هذه التكنولوجيا في إطار فرع جديد من مصادر الطاقة النظيفة. ما رأيك؟

راجع أيضًا: حالة المادة المطورة حديثًا تجمع بين السيولة الفائقة والصلابة


شاهد الفيديو: ليه اليابانيين شبه بعض