تخيل التنقل على تعويم كبير في بحيرة أو حمام سباحة ، ثم تحاول التحرك. لقد كنا جميعًا هناك-بدون أطراف التجديف ، أو الأشرعة اللاحقة للرياح ، أو محرك الدفع ، فأنت عالق. ولكن ماذا لو استطعنا أن نجعل الماء نفسه يحركك؟
طور فريق دولي من الباحثين تقنية لمعالجة المياه وتحريك الأشياء العائمة بمستوى من الدقة التي تبدو مباشرة من فيلم الخيال العلمي. إلى جانب عامله البارد المتأصل ، يمكن أن يكون لهذا البحث تطبيقات عملية ، تتراوح من التجارب الجزيئية إلى مناورة القوارب عبر المسطحات الكبيرة من الماء.
تقنية التلاعب بالمياه مدفوعة بالأمواج. بعد دراسة محاكاة الكمبيوتر ، استخدم الفريق الهياكل البلاستيكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتوليد أنواع مختلفة من الأمواج في خزان المياه. كان أحد الهياكل عبارة عن حلقة مع 24 أنبوبًا متصلاً بالمكبرات الصوت ، والتي أنتجت أصواتًا طنينًا منخفضة النغمة التي خلقت تموجات في الماء داخل الحلبة.
من خلال اللعب بحجم وتواتر الأمواج التي تنتجها الهياكل ، قام الباحثون بإنشاء أنماط معقدة عبر سطح الماء – مثل الحلقات والدوامات – التي تسمح لهم بالتحكم في حركة الأشياء العائمة مثل كرات الرغوة ، وكرات Ping Pong ، وحبوب الأرز.
كما تم تفصيله في دراسة نشرت في أوائل فبراير في مجلة Nature ، استخدم الباحثون موجات لإنجاز الحيل مثل تمثيل الأشياء العائمة في مكانها أو تحثها على اتباع المسارات الدائرية أو الحلزونية. حتى أنهم لاحظوا أن الموجات الخارجية الصغيرة لم تزعج بشكل كبير حركة النمط وحركة الكائن. بشكل عام ، تنحرف الكائنات العائمة فقط من مسارها بأقل من خمس بوصة (حوالي 5 ملليمترات). على الرغم من المظاهر ، فإن الباحثين ليسوا من أدوات المياه – كلها ترتكز على الفيزياء.
https://www.youtube.com/watch؟v=UPCIL-7QOIC
وقال شين ييجي ، من جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة ، في بيان جامعي: “النتائج التي توصلنا إليها هي الخطوة الأولى في استكشاف كيفية تشكيل موجات المياه لتحريك الأشياء ، مع العديد من التطبيقات المحتملة في المستقبل”.
Yijie هو مهندس بصري ، واستلهمت الدراسة الحديثة بحثه عن أنماط الضوء. كان هو وزملاؤه قد أظهروا سابقًا أن الموجات الخفيفة يمكن أن تحرك جزيئات صغيرة داخل أنماط الضوء ، مما دفعه إلى التساؤل عما إذا كان الماء يمكن أن يتصرف بالمثل.
“لقد أظهرنا أنه يمكن استخدام موجات الماء لتحريك الأشياء العائمة بدقة مثل حبيبات الأرز. يمكن للبحوث المستقبلية أن تدرس حتى موجات أصغر مثل تلك الموجودة على مقياس الخلايا التي تكون مئات المرات أصغر ، وكذلك موجات البحر الأكبر التي تزيد عددها عن ألف مرة “.
على نطاق جزيئي ، يمكن أن تجمع هذه التقنية الجسيمات دون التلاعب المباشر. على نطاق أوسع ، يمكننا التحكم في حركة القوارب عبر أجسام المياه ، على الرغم من أن الباحثين يعترفون بأن تأثير الموجات الطبيعية القوية يجب أن يتم حسابه. هل يمكن لهذه التقنية أيضًا نقل السوائل داخل الماء؟ قد تساعد تقنيات معالجة المياه المماثلة على تنظيف الملوثات الكيميائية العائمة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن العلماء سيتعين عليهم على الأرجح استخدام هياكل كبيرة لتوليد الموجات في المسطحات الكبيرة من الماء.
بالنظر إلى أوجه التشابه بين موجات المياه ، وموجات الضوء ، وحركة الإلكترون ، يقترح الباحثون أن الماء يمكن أن يوفر وسيلة أكثر سهولة لدراسة بعض الظواهر الكمومية. إذا كنت تعتقد أن هذا مستقبلي إلى حد كبير ، فما عليك سوى الانتظار – يمكن لبحث FUTURE حتى التحقيق في إمكانية استخدام أنماط المياه لتخزين البيانات ، وفقًا للبيان.
في الوقت الحالي ، يهدف الفريق إلى التحقيق فيما إذا كانت الأمواج يمكن أن تخلق أنماطًا مماثلة أسفل سطح الماء.